2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidating the growth mechanism of aromatic hydrocarbons at high temperatures
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20K04318
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
松木 亮 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (90634668)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 高温化学反応 / 衝撃波管 / 過渡吸収分光法 / 芳香族化合物 / 単分子反応論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高温環境における炭化水素分子の成長メカニズムを解明するために、分子成長に寄与する化学反応機構の研究を実施した。令和３年度は、令和２年度に引き続き小型高繰り返し衝撃波管装置を用いた芳香族化合物の熱分解および後続反応の実時間追跡を行った。トルエンおよびエチルベンゼンの熱分解を対象とした紫外過渡吸収分光法により、これらの化合物から生成する活性種であるベンジルラジカルの反応挙動を追跡し、速度論的解析により速度定数と反応機構を解明した。得られた過渡吸収スペクトルには複数の成分の寄与があったため、反応モデルを用いたシミュレーションと照らし合わせて解析を行った。
また、トルエンの熱分解ではフェニルラジカルの生成が予想されたため、フェニルラジカルの検出を目的とした実験を進めているが、副生成物の影響により吸収スペクトルからの同定には至っていない。実験条件および試料の調整により検出可能となると見込まれる。
理論化学的手法による反応解析については、令和２年度までに開発した２次元マスター方程式による速度定数の計算をより多くの系に適用できるよう、多数の分子および第三体について衝突過程のモデル化を行った。その過程で、第三体が多原子分子の場合には単原子分子とは異なるパラメータを使用する必要性が示唆された。また、単分子反応論における活性回転の取扱いについて、一部の系で従来とは異なる取扱いが必要となる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ヘリウムガスの入手性の問題、所内兼務先での業務、および出勤制限等により実験期間が限られてしまい、予定していたフェニルラジカルを対象とした実験と装置の改良が未完である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き芳香族化合物を対象とした過渡吸収分光実験を進める。特にフェニルラジカルの反応挙動について詳細な実験を行う予定である。また、理論計算についても引き続き単分子反応論による速度定数の定量的な計算のための課題に取り組む。
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| Causes of Carryover |
実験期間が限られてしまったため装置の改良や試料等の調達が遅れた。次年度使用額は主に装置の改良に充てる予定である。
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