2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Noble Micro Reaction Process using Impinging Droplets
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26289295
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
牧 泰輔 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10293987)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前 一廣 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70192325)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 微小液滴 / マイクロリアクター / ナノ粒子 / 混合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は昨年度に購入した２台の液滴射出装置を用いて液滴の合一試験を行い、その混合特性と反応特性への影響を検討した。液滴射出装置は数十マイクロメートルの液滴を連続的に射出すること可能であり、２台の射出タイミングを調整することで安定して液滴同士を衝突・合一させることに成功した。空中での微小液滴の衝突を反応操作に応用する利点として、固体析出系でも閉塞が起こらない点が挙げられる。また、液滴はそれぞれが独立した微小な反応場となるため、滞留時間の厳密な制御を実現できると考えられる。本研究では、これらの微小液滴の特性を活かし、二液滴を衝突・混合させ均一な反応場としての利用を試みるため、気相中での液滴の混合特性に与える衝突速度、衝突径数などの影響を検討した。また、液滴の高速混合を利用して各種ナノ粒子合成の反応場としての利用を試みた。
液滴の合一による混合特性については、マイクロミキサーと比較して低レイノルズ数下において迅速な混合が可能であることを明らかにした。これはマイクロミキサーでは流体が徐々に分割されて混合していくのに対し、液滴は当初から微小化されていることに起因すると考えられる。また、混合速度には液滴の大きさと衝突速度の他に、衝突時の変形と回転が影響を与えることを示した。
次に白金ナノ粒子の合成を試みたところ、従来のマイクロミキサーによる混合では得られなかった1.5nm以下のナノ粒子の製造に成功した。また、ナノ粒子の安定化のために高分子安定剤を添加するが、比較的少ない添加量でも安定したナノ粒子が製造できた。これらの結果は全て空中での液滴合一による迅速混合に起因する。さらに、多種類の金属を瞬時かつ同時に粒子化させることで合金ナノ粒子の合成を試み、パラジウムーロジウム系の合金ナノ粒子の作製に成功した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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