2022 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of novel states of adsorbed molecules in nanospaces at high temperature and high pressure
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21K04977
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
飯山 拓 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (30313828)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
二村 竜祐 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (90647223)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 物理吸着 / X線回折 / 動径分布関数 / 高温・高圧 / in situ測定 / 水 / ナノ空間 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物理吸着現象の機構解明は多孔体を用いた有害物質除去、エネルギー分子の貯蔵等の応用のために重要である。特に、室温を超える温度での物理吸着現象の機構解明は、吸着量が少なく、実験的に困難であることからほとんど進んでいない。本研究では、高温・高圧対応の in situ 測定セルを開発し、申請者らがこれまで行ってきたX線による微小空間中の分子のミクロ・メソスコピックな検討を高温領域に拡張する。室温から臨界温度に至る温度領域では、その吸着機構が変化することが予想される。申請者がこれまでに培った技術を組み合わせながら、高温における特異な物理吸着現象の探索および機構解明を行う。対象とする分子は多孔性物質の基礎的な解析に用いられる窒素、アルゴン分子、除去・濃縮が強く求められている二酸化炭素分子に加え、分子間力が強く、高温状態での吸着状態解明が必要な水分子、さらにはアルコール分子や炭化水素分子を含める。装置としては高温・高圧対応のin situ測定セルに加え、吸着状態の温度・圧力・吸着量を能動的に制御するためのシステム開発を行う。
令和4年度は、高圧高温対応セルの動作確認、改良を進めるとともに、対象のひとつである水分子について、室温～低温領域での細孔内構造解析を行った。また吸着状態の温度・圧力・吸着量を能動的に制御するためのシステム開発を進めた。前年度製作した高圧高温対応の試作セルは動作確認を進め、温度領域を高温側へと広げることができた。また、細孔内の水分子の構造の温度依存性について、定量的な解析を進めることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和4年度は、高圧高温対応セルの動作確認、改良を進めるとともに、対象のひとつである水分子について、室温～低温領域での細孔内構造解析を行った。また吸着状態の温度・圧力・吸着量を能動的に制御するためのシステム開発を進めた。前年度製作した高圧高温対応の試作セルは動作確認を進め、温度領域を高温側へと広げることができた。また、細孔内の水分子の構造の温度依存性について、定量的な解析を進めることができた。水の構造解析については本研究目的の基礎となる成果であり、新規の知見も含んでいたことから、学術論文として取りまとめ、発表した。以上より、研究計画は順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
製作した試作セルの改良を進め、微小空間中のミクロ・メソスコピックな検討をより高温・高圧領域に広げる。さらに細孔形状の影響等の解析を進める。
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