| 研究課題/領域番号 |
03453121
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
化学工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
斎藤 正三郎 東北大学, 工学部, 教授 (00005224)
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| 研究分担者 |
猪股 宏 東北大学, 工学部, 助教授 (10168479)
大澤 雅俊 (大沢 雅俊) 東北大学, 工学部, 助教授 (00108466)
今野 幹男 東北大学, 工学部, 助教授 (40125547)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1992
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| 研究課題ステータス |
完了 (1992年度)
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| 配分額 *注記 |
6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
1992年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1991年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
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| キーワード | 超臨界 / 分光 / 溶媒和 / FTIR / 蛍光スペクトル / シミュレーション / LJ流体 / 超臨界, / 分光, / 溶媒和, / FTIR, / 超臨界流体 / 赤外吸収 / スペクトルシフト |
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| 研究概要 |
本研究は、溶質分子のスペクトルの溶媒環境(溶媒種、温度、圧力など)への依存性から、超臨界流体中での溶媒和構造と分子間相互作用に関する知見を得ることを目的とした。
超臨界CO_2中でのナフタレンの吸収スペクトルの吸光度を,溶媒密度毎に溶液濃度に対してプロットしたところ,Beer-Lambert則が適用可能と考えられた。Beer-Lambert則から算出した各密度でのモル吸光係数βには密度依存性がみられ,しかもβは密度(或はKirkwoodの誘電体関数)にほぼ比例して増大することが判明した。これは,密度変化に伴いCO_2が単一溶媒ながら密度に応じた溶媒環境を発現することを反映しているものと考えられた。また,最大吸収波数にも密度依存性が確認された。これらは,強い溶媒一溶質間相互作用を示唆するものと考えられる。
一方、超臨界CO_2中での安息香酸のスペクトルには、1750cm^<-1>付近に安息香酸単量体のカルボニル基(>C=0)の吸収が、1705cm^<-1>付近に水素結合による二量体の吸収が観測された。それぞれの吸光度データからモル濃度基準の平衡定数Kcを算出したところ、平衡定数は、圧力の増大とともに減少した。この結果は、溶質同士の二量化機構すなわち密度増加による溶媒和強化と脱溶媒による反応体積増加による結果と考察された。
蛍光分光法では、超臨界CO_2中においてピレンは10^<-4>Mという希薄濃度においてもエキシマー発光が観測され,会合体が形成されることがわかった。また,エキシマー割合は密度増大とともに低下することが判明した。
MDシミュレーションでは、LJ流体をモデル分子として計算を行い、分子間相互作用によりクラスターのサイズにはαが安定性にはβが大きく変化することが判明した。
超臨界流体の溶媒和構造の一層の理解には分子動力学などの知見も踏まえながら、溶質の官能基を少しずつ変えた場合の流体との相互作用を分光にて調べるなどの実験的考察が必要になるものと思われる。本研究では超臨界流体としてCO_2に限って研究を行ったが、種々の流体での検討は重要と考えられる。
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