2014 Fiscal Year Research-status Report
マイクロ波加熱によって発生するホットスポットの生成メカニズムとその制御
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25420820
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
堀越 智 上智大学, 理工学部, 准教授 (50424784)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マイクロ波化学 / ホットスポット / 固体触媒 / 有機合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らはマイクロ波による固体触媒表面で発生するホットスポットを、ハイスピードカメラで始めて観測に成功し、このホットスポットは固体触媒粒子問で発生することを予想した。昨年度までに、この予測を実証するため理論と実験を行った。実験と理論計算より、粒子同士の間隔や粒子サイズがホットスポットの発生を左右することが分かった。
本年度は、マイクロ波が電磁波であることから電場と磁場を分離できる装置を試作し、これを用いてマイクロ波の電場や磁場に対するホットスポットの影響を検討した。電場による触媒加熱では容易にホットスポットが発生したが、同出力による磁場照射ではホットスポットの発生が著しく抑えられた。しかし、出力を向上させると磁場照射下であってもホットスポットの発生が観測された。これは磁場加熱によるホットスポットの発生は観測されないが、磁場から発生する交番電場によってホットスポットが発生したと考えられる。
一方、マイクロ波周波数を2.45GHzから5.8GHzを用いた、ホットスポット発生における周波数効果を検討した。周波数を変えることによりホットスポットを著しく低下させることができた。これは、電界密度が5.8GHzによって向上することで無溶媒に対する配向分極率が向上したため、触媒自己発熱に加え溶媒による加熱も併用されたことからホットスポットの発生が抑えられたと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度の研究によって、ホットスポットの発生条件が分かったため、そのデータを基に2年目の研究は、ホットスポットの制御に成功した。研究進行に対して問題はなく予定通りの研究を遂行することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ホットスポットの正体が、触媒表面で発生する放電であることが2年間の研究で明らかにされ、またその発生制御についても検討を重ねた。最終年度はホットスポットの成分分析を行う。実際には、ホットスポットが発生すると微弱な発光が見られるため、これを分光学的に分析し、そのスペクトルから成分を検討する。また、研究最終年度であるため、3年分の成果をホットスポットの発生要因(トリガー的要因と持続的要因)を整理する。また、ホットスポットの発生を制御についても明確化する。
さらに、審査付の学術論文に投稿や、国際会議、国内会議において発表し、成果報告を行う。
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