炭素表面の含酸素化合物の生成・分解のダイナミックスに関する研究

• 研究課題/領域番号: 04650720
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 工業物理化学・複合材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 富田 彰 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (80006311)
• 研究分担者: 京谷 隆 東北大学, 反応化学研究所, 助教授 (90153238)
• 研究期間 (年度): 1992
• 研究課題ステータス: 完了 (1992年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1992年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 炭素 / 表面 / ガス化反応 / 含酸素化合物 / FT-IR / 昇温脱離法

研究概要

有機高分子から得られた不純物のない炭素を試料とし、その酸素ガス化反応の挙動を過渡応答法、昇温脱離法、in situ FT-IRで調べた。その結果、次のことが明らかとなった。
1.過渡応答法によりガス化反応の中間体である含酸素化合物の量を求めた。それより、反応中間体として働いている含酸素化合物の量は昇温脱離法によって求められる安定な含酸素化合物に比べて非常に少ないことが分かった。つまり、炭素表面上にはかなりの量の含酸素化合物が存在しているが、直接反応の場で活性な含酸素化合物の量はごく僅かであることが明らかとなった。
2.酸素ガス化反応後の炭素表面をFT-IRで分析することにより、環状の酸無水物、カルボニル基、エーテルなどの含酸素化合物がガス化反応中に生成したことが分かった。
3.過渡応答法で求められる含酸素化合物は、その量が非常に少なく、FT-IRでは分析が困難であることが分かった。したがって、FT-IRで分析できた上記の含酸素化合物は昇温脱離法によって求められる比較的安定な含酸素化合物に対応する。4.ガス化後の試料を不活性気体中でガス化温度(773K)より僅か150K高い温度で処理するとFT-IRのピークは消失した。このことからFT-IRで検出できる含酸素化合物はガス化温度では脱離しないが、それよりやや高い温度で脱離する程度の熱安定性しかないことが分かった。