2023 Fiscal Year Annual Research 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 – 2024-03-31
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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５年度は、前年度に引き続き、高繰り返し衝撃波管を用いた紫外過渡吸収分光法による芳香族ラジカルの反応追跡を行った。これまで測定してきたベンジルラジカルおよびフェニルラジカルの熱分解について、それらの挙動を包括的に再現できる速度論解析を行った。その結果、副反応もあわせこれらのラジカルの熱分解速度を一貫して再現することができる反応モデルを得た。
理論化学的手法による反応解析については、前年度から継続して共鳴安定化ラジカルの反応による芳香族の成長過程に関する量子化学計算と速度論解析を行った。その結果、プロパルギルラジカルとインデニルラジカルの反応およびフルベナレニルラジカルとシクロペンタジエニルラジカルの反応からそれぞれアセナフチレンを生成する反応機構を明らかにした。特に前者の反応は芳香族燃料の燃焼におけるアセナフチレンの主要な生成経路であることが反応モデリングによって示唆された。また、ベンジルラジカルの自己反応およびベンジルラジカルとオルトメチルフェニルラジカルの反応からアントラセンが生成する反応経路を計算し、トルエン熱分解におけるこれらの反応の寄与を評価した。トルエン熱分解から生成するアントラセンは主に後者の反応によるものであることが明らかとなった。これらの結果を総合し、３環の芳香族化合物が生成する反応機構を提案した。
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