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光・触媒反応による地球温暖化ガスおよびオゾン層破壊ガスの無害化に関する共同研究

研究課題

研究課題/領域番号 06044162
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究機関山口大学

研究代表者

小倉 興太郎  山口大学, 工学部, 教授 (40035077)

研究分担者 侯 保栄  中国科学院, 海洋研究所, 教授
GESSER H.D.  マニトバ大学, 化学科, 教授
中山 雅晴  山口大学, 工学部, 助手 (70274181)
長岡 勉  山口大学, 工学部, 助教授 (00172510)
HOU B  Inst.of Oceanology, Academia Sinica
候 保栄  中国科学院, 海洋研究所, 教授
張 経磊  中国科学院, 海洋研究所, 主任研究員
侯 文泰  青島海洋腐食研究所, 副所長
秦 蘊珊  中国科学院, 海洋研究所, 所長
研究期間 (年度) 1994 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
1996年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1995年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1994年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
キーワード温暖化ガス / オゾン層破壊 / 電気化学 / 光化学 / 炭酸ガス / フロン / ピット腐食 / 積層膜電極 / 光と触媒 / メタン / 二重修飾膜 / 腐食 / 光触媒 / クロロホロム / 可視光還元 / 酸化チタンガラス
研究概要

現在、各方面で指摘されているように地球温暖化ガス及びオゾン層破壊ガスの無害化あるいは低減化は地球環境保全のために緊急かつ重要な課題である。先進国のエネルギー事情や発展途上国の経済問題を考えると、これらの有害ガスの排出規制を早急に望ことは不可能である。そこで、本研究では、これらのガスを無害化するための低エネルギーで駆動する光・触媒または電気・触媒反応プロセスの開発を行った。
これらの大気環境問題を解決するためには国際協力が不可欠である。本研究では、日本、カナダ、中国の共同研究によりこれらの問題の解決を目指した。カナダグループでは新規の電極触媒及び光触媒を合成し、種々の分光法によってそのキャラクタリゼーションを明らかにした。日本グループでは、電極触媒あるいは光触媒を用いて有毒ガスの無害化プロセスを確立した。中国グループでは、我々の開発した無害化プロセスをガス発生源において適用し、主として材料の腐食・防食およびそのメカニズムについて研究した。
本共同研究は相互訪問による討論、共同実験、情報通信などにより密接に連絡をとりつつ遂行された。その結果、得られた成果はそれぞれの研究分担者によって米国電気化学会、国際電気化学会、日本化学会、日本電気化学会、腐食防食協会などで論文としてあるいは講演などを通じて公表されている。
1 機能性積層膜電極による地球温暖化ガスの有用物質への転換。
炭酸ガスを水溶液中で低エネルギーで有用物質(燃料または食糧)に転換することを目的として機能性膜電極を開発した。この電極は無機導電体と導電性高分子からなり、さらにこの導電性高分子に触媒として作用する金属錯体を固定したものである。CO_2は水溶液中において電極の導電性高分子と金属錯体によってバイファンクショナルに捕捉され、無機導電体/白金電極界面で発生する活性吸着水素原子によって水素化される。還元生成物は乳酸、ギ酸、メタノールなどの有用物質であった。また、これらの還元プロセスはほぼ熱力学的電位で起こり、ほとんど過電圧を必要とせず低エネルギーで駆動することを明らかにした。FTIRスペクトル測定の結果によれば、CO_2電解後、-CONH-の存在が明らかになったが,これはCO_2の求電子的炭素原子とPAnのアミノ基の窒素原子の結合によるものであることを示している。一方、CO_2の酸素原子は求核的であるので錯体の中心金属に配置する。つまり、CO_2は積層膜と金属錯体によってバイファンクショナルに活性化されることになる。この活性化段階がCO_2のC_3化合物への転換の鍵となる。
2 メタンおよびフロンの紫外光分解と無害化。
オゾン層破壊物質であるフロンを紫外光照射下で分解し、発生する活性種を金属粉末で捕捉することによって無害化した。活性な含塩素種は金属粉末とほぼ100%反応し、塩化物として固定、無害化された。化学的に極めて不活性なメタンは水の紫外光分解によって発生するヒドロキシルラジカルによる水素引き抜き反応によって活性化できることを見いだした。生成したメチルラジカルはカップリング反応によってメタノールやエタンに転換することが分かった。
3 塩素イオンによるステンレス鋼のピット腐食と防食。
塩素イオンを含む溶液中でステンレス鋼のピット腐食と防食について研究した。ステンレス鋼のピット発生電位を電気化学的手法によって測定し、走査電子顕微鏡および走査トンネル電子顕微鏡観察から研究した。ステンレス鋼のピット発生の抑制には、シリコンとモリブデンの添加が有効であることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 1994 実績報告書
  • 研究成果

    (65件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (65件)

  • [文献書誌] K.Ogura: "A New Humidity Sensor Using the Composite Film Derived from Poly (o-phenylenediamine) and Poly (vinyl alchohol)." J.Electrochem.Soc.143. 2925-2930 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogura: "Coloration of Stainless Steel at Room Temperature by Triangular Current Scan Method." Electrochim.Acta.41. 2849-2853 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogura: "In situ Fourier Transform Infrared Spectroscopic Studies on a Metal Complex-Immobilized Polyaniline/Prussian Blue-Modified Electrode and the Application to the Electroreduction of CO_2." J.Electrochem.Soc.143. 3606-3615 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogura: "Characterization of the Composite Film Prepared from Chemically Synthesized Poly (o-phenylendiamine) and Poly (vinyl alcohol) and the Application to a Humidity Sensor." DENKI KAGAKU. 64. 1327-1333 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中尾秀信: "各種有機スルホン酸イオンに対する導電性ポリマーコロイドのイオン交換特性。" 分析化学. 45. 189-192 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagaoka: "Preparation of Soluble Polyaniline and its Voltammetric Behavior for lon Exchange." Anal.Sci.12. 119-122 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.A.Hossain: "Electrocatalytic Reduction of Carbon Dioxide by Substituted Pyridine and Pyrazole Complexes of Platinum." Electrochim.Acta.41. 2773-2780 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.A.Hermas: "Effects of Alloying Additions on the Spontaneous Passivation of Stainless Steels Containing Copper at Different Temperatures." Electrochim.Acta.41. 1601-1609 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.A.Hossain: "Platinum (II) Complexes of Substituted Pyridine and Pyrazole Derivatives." Indian J.Chemistry. 35. 373-378 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.A.Hossain: "Palladium and Cobalt Complexes of Substituted Quinoline,Bipyrdine and Phenanthroline as Catalysts for Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide." Electrochim.Acta.(1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogura: "Electrochemical Doping of Poly (vinyl chloride) Obtained by Photodehydrochlorination from Laminated Poly (vinyl chloride) /Polypyrrole Films." J.Electroanal.Chem.(印刷中). (1997)

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  • [文献書誌] 内田浩昭: "磁気記録用バリウムフェライトの合成に及ぼす塩化バリウムの添加並びに遊星ボールミル粉砕の影響" 日本化学会誌. (印刷中). (1994)

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  • [文献書誌] M.Nakayama: "In situ FTIR Studies on Prussian blue (PB) -,Polyaniloine (PAn) -,and inner PB/outer PAn Films-Modified Electrodes." J.Electroanal.Chem.(印刷中). (1997)

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  • [文献書誌] K.Ogura, H.Shiigi, and M.Nakayama: "A New Humidity Sensor Using the Composite Film Derived from Poly (o-phenylenediamine) and Poly (vinyl alcohol)" J.Electrochem.Soc.143. 2925-2930 (1996)

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  • [文献書誌] K.Ogura, W.Lou, and M.Nakayama: "Coloration of Stainless Steel at Room Temperature by Triangular Current Scan Method" Electrochim.Acta. 41. 2849-2853 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogura, M.Nakayama, and C.Kusumoto: "In situ Fourier Transform Infrared Spectroscopic Studies on a Metal Complex-Immobilized Polyaniline/Prussian Blue-Modified Electrode and the Application to the Electroreduction of CO_2" J.Electrochem.Soc.143. 3606-3615 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogura, H.Shiigi, M.Nakayama, and K.Kuratani: "Characterization of the Composite Film Prepared from Chemically Synthesized Poly (o-phenylenediamine) and poly (vinyl alcohol) and the Application to a Humidity Sensor" DENKI KAGAKU. 64. 1327-1333 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Nakao, T.Nagaoka, and K.Ogura: "Properties of Conducting Polymer Colloid as Ion Exchange of Aromatic Sulfonates" BUNSEKI KAGAKU. 45. 189-192 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagaoka, H.Nakao, and K.Ogura: "Preparation of Soluble Polyaniline and its Voltammetric Behavior for Ion Exchange" Anal.Sci.12. 119-122 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.A.Hossain, T.Nagaoka, and K.Ogura: "Electrocatalytic Reduction of Carbon Dioxide by Substituted Pyridine and Pyrazole Complexes of Platinum" Electrochim.Acta. 41. 2773-2780 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.A.Hermas and K.Ogura: "Effects of Alloying Additions on the Spontaneous Passivation of Stainless Steels Containing Copper at Different Temperatures" Electrochim.Acta. 41. 1601-1609 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.A.Hossain and K.Ogura: "Platinum (II) complexes of Substituted Pyridine and Pyrazole Derivatives" Indian J.Chemistry. 35. 373-378 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.A.Hossain, T,Nagaoka, and K.Ogura: "Palladium and Cobalt Complexes of Substituted Quinoline, Bipyridine and Phenanthroline as Catalysts for Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide" Electrochim.Acta. (in press). (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogura, H.Furukawa, M.Nakayama, and K.Kuratani: "Electrochemical Doping of Poly (vinyl chloride) Obtained by Photodehydrochlorination from Laminated Poly (vinyl chloride)/Polypyrrole Films" J.Electroanal.Chem.(in press). (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Uchida, A.Yoshimi, H.Tokunaga, and K.Ogura: "Effects of the Addition of Barium Chloride and the Grind with a Planetary Ball Mill on the Synthesis of Barium Ferrite for Magnetic Recording" NIPPON KAGAKU KAISHI. (in press). (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nakayama, M.Iino, and K.Ogura: "In situ FTIR Studies on Prussian Blue (PB)-, Polyaniline (PAn)-, and inner PB/outer PAn Films -Modified Electrodes" J.Electroanal.Chem.(in press). (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ogura: "A New Humidity Sensor Using the Composite Film Derived from Poly (o-phenylenediamine) and Poly (vinyl alchohol)." J.Electrochem.Soc.143. 2925-2930 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Coloration of Stainless Steel at Room Temperature by Triangular Curreent Scan Method." Electrochim.Acta. 41. 2849-2853 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "In situ Fourier Transform Infrared Spectroscopic Studies on a Metal Complex-Immobilized Polyaniline/Prussian Blue-Modified Electrode and the Application to the Electroreduction of CO_2." J.Electrochem.Soc.143. 3606-3615 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Characterization of the Composite Film Prepared from Chemically Synthesized Poly (o-phenylendiamine) and Poly (vinyl alcohol) and the Application to a Humidity Sensor." DENKI KAGAKU. 64. 1327-1333 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 中尾秀信: "各種有機スルホン酸イオンに対する導電性ポリマーコロイドのイオン交換特性" 分析化学. 45. 189-192 (1996)

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      1996 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nagaoka: "Preparation of Soluble Polyaniline and its Voltammetric Behavior for lon Exchange." Anal.Sci.12. 119-122 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.A.Hossain: "Electrocatalytic Reduction of Carbon Dioxide by Substituted Pyridine and Pyrazole Complexes of Platinum." Electrochim.Acta.41. 2773-2780 (1996)

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      1996 実績報告書
  • [文献書誌] A.A.Hermas: "Effects of Alloying Additions on the Spontaneous Passivation of Stainless Steels Containing Copper at Different Temperatures." Electrochim.Acta. 41. 1601-1609 (1996)

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      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.A.Hossain: "Platinum (II) Complexes of Substituted Pyridine and Pyrazole Derivatives." Indian J.Chemistry. 35. 373-378 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.A.Hossain: "Palladium and Cobalt Complexes of Substituted Quinoline,Bipyrdine and Phenanthroline as Catalysts for Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide." Electrochim.Acta. (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Electrochemical Doping of Poly (vinyl chloride) Obtained by Photodehydrochlorination from Laminated Poly (vinyl chloride)/Polypyrrole Films." J.Electroanal.Chem.(印刷中). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 内田浩昭: "磁気記録用バリウムフェライトの合成に及ぼす塩化バリウムの添加並びに遊星ボールミル粉砕の影響" 日本化学会誌. (印刷中). (1994)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Nakayama: "In situ FTIR Studies on Prussian blue (PB)-,Polyaniloine (PAn)-,and inner PB/outer PAn Films-Modified Electrodes." J.Electroanal.Chem.,. (印刷中). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 桜井一生: "交番電位パルス電解によるステンレス鋼板の常温着色法" 鉄と鋼. 81. 38-43 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "A Conductive and Humidity-Sensitive Composite Film Derived from Poly (o-phenylenediamine) and Poly (vinyl alcohol)" J.Electrochem.Soc.142. L152-L153 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Spectroscopic and Scanning Tunneling Microscopic Characterization of Virgin and Recast Films of Electrochemically Prepared Poly (o-phenylenediamine)" Electrochim.Acta. 40. 2707-2714 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Mediated Activation and Electroreduction of CO_2 on Modified Electrodes with Conducitng Polymer and In organic Conductor Films" J.Electrochem.Soc.142. 4026-4032 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Electrocatalytic Reduction of CO_2 on Metal Complex-Fixed Conductiong Polymer/Inorganic Conductor Electrodes : Study of the Factors Affecting the Efficiency and the Selectivity of the Reduction" IONICS. 21. 17-19 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] A.A.Hermas: "Effects of Alloying Addition on Corrosion and Passivation Behaviors of Type304 Stainless Steel" Corrosion. 51. 3-10 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] W.Lou: "Current Oscillation Observed on a Stainless Steel Electrode in Sulfuric Acid Solutions with and without Chromic Acid" Electrochim.Acta. 40. 667-672 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] A.A.Hermas: "Accumulation of Copper Layer on a Surface in the Anodic Polarization of Stainless Steel Containing Cu at Different Temperatures" Electrochim.Acta. 40. 837-844 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 後藤日出夫: "アクリロニトリルーブタジェン-スチレン(ABS)樹脂のアイゾット衝撃強度のクレーズ転移温度間でのTEM観察と破壊挙動解析" 高分子論文集. 52. 323-327 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Electrical Conductivity of Poly (vinyl chloride) Obtained by Photodehydrochlorination from Laminated Poly (vinyl chloride)/Polypyrrole Films" J.Polym.Sci.,Part A : Poly.Chem.33. 1375-1380 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 小倉興太郎: "金属錯体によるCO_2の活性化と接触電気化学還元" 化学. 50. 56-57 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Novel Preparation of Electrically Conducting PVC by Photo-dehydrochlorination from PVC/Polypyrrole Composite Film." J.Poly.Sci.32. 33-38 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Room Temperature-Coloration of Stainless Steel by Alternating Potential Pulse Method." J.Electrochem.Soc.141. 648-651 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide on Dual-Film Electrodes Modified with and without Co(II) and Fe(II) Complexes." J.Electrochem.Soc.141. 419-424 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ogura: "Electroreduction of CO_2 to C_2 and C_3 Compounds on a Metal Complex-fixed Polyaniline/Prussian Blue-modified Electrode." J.Electroanal.Chem.379. 373-377 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nagaoka: "Electrochemical Separation of Ionic Compounds Using Conductive Stationary Phase." J.Electroanal.Chem.364. 179-188 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 後藤 日出夫: "ABS樹脂のアイゾット衝撃強度のクレーズ転移温度と構造因子との関係" 高分子論文集. 51. 289-294 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] H.Uchida: "Dark Catalytic Reduction of CO_2 over Prussian Blue-Deposited TiO_2 and the Photo-Reactivation of the Catalyst." J.Mol.Catal.93. 269-277 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 後藤 日出夫: "アクリロニトリルーブタジエン-スチレン(ABS)樹脂のアイゾット衝撃試験のクレーズ転移温度とゴム因子との関係" 高分子論文集. 51. 586-591 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nagaoka: "Composite Electrodes Consisting of Metal and Oxidized Carbon Particles for Complete Degradation of Trichloroethylene in Acetontrile." J.Electrochem.Soc.141. 1522-1526 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nagaoka: "Dynamic Elution in Electrochemical Ion Chromatography Using Pulse Perturbation of Stationary phase Potential." J.Electroanal.Chem.371. 283-286 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nagaoka: "Elictrochemical Chrimatography Using a Polyaniline Stationary Phase." J.Electrichem.Chem.368. 315-317 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 後藤 日出夫: "アクリロニトリルーブタジエン-スチレン(ABS)樹脂のアイゾット衝撃試験片のTEM観察およびクレーズと衝撃強度の関係" 高分子論文集. 51. 752-758 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] J.Yano: "Electrocatalytic Behabior of a poly(N-methylaniline)-filmed Electrode to Hydroquinone." J.Applied Electrochem.24. 1164-1169 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] A.A.Hermas: "Effects of Alloying Addition on Corrosion and Passivation Behaviors of Type 304 Stainless Steel." Corrosion. 51. 3-10 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 小倉興太郎(分担): 丸善株式会社, 398 (1994)

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      1994 実績報告書

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公開日: 1994-04-01   更新日: 2016-04-21  

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