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新規な熱プラズマ反応場「多相交流アーク」による非白金系触媒ナノ粒子の創製

研究課題

研究課題/領域番号 15K18265
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 反応工学・プロセスシステム
研究機関九州大学

研究代表者

田中 学  九州大学, 工学研究院, 助教 (10707152)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード熱プラズマ / 交流アーク / 交流放電 / 多相交流 / ナノ粒子 / 高速度カメラ / ダイオード整流 / 電極消耗 / 多相交流アーク / 金属酸窒化物ナノ粒子 / 高速度可視化 / ナノ粒子前駆体 / 交流電極消耗 / 酸化物ナノ粒子 / 可視化 / ナノ粒子合成
研究成果の概要

本研究では,特異的な時間変動特性,空間分布特性を有する新規な熱プラズマ発生手法である「多相交流アーク」の基礎現象を解明し,非白金系触媒ナノ粒子の製造プロセスを構築することを目的とし,多相交流アークを用いた酸化物ナノ粒子,窒化物ナノ粒子を合成し,その生成機構の解明につながるナノ粒子前駆体の可視化に成功した.
高速度カメラを用いたナノ粒子前駆体可視化システムを構築することで,熱プラズマ中の酸化物ナノ粒子前駆体の動的挙動を可視化した.さらに,ナノ材料合成を阻む熱プラズマ電極由来の不純物混入を防ぐため,電極消耗機構を解明し,その知見を基に低消耗熱プラズマ発生システムを構築した.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 11件、 招待講演 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of Driving Frequency on Temperature Characteristics in Multiphase AC Arc2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Okuma, Hiroki Maruyama, Manabu Tanaka, Takayuki Watanabe, Hisao Nagai, Takeshi Koiwasaki, and Hiroshi Nasu
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Temperature Characteristics of Multiphase AC Arc by High-Speed Visualization2017

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Tomoyuki Imatsuji, Taro Hashizume, Takayuki Watanabe, Hisao Nagai, Takeshi Koiwasaki, and Takafumi Okuma
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Science and Technology

      巻: 12 ページ: 17-00131

    • NAID

      130006897041

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diode-rectified Multiphase AC Arc for Improvement of Electrode Erosion Characteristics2017

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Taro Hashizume, Koki Saga, Tsugio Matsuura, and Takayuki Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 50 号: 46 ページ: 4656044-4656044

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aa8cac

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Arc Current on Droplet Ejection from Tungsten-Based Electrode in Multiphase AC Arc2017

    • 著者名/発表者名
      Taro Hashizume, Manabu Tanaka, and Takayuki Watanabe
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 5 ページ: 056101-056101

    • DOI

      10.7567/jjap.56.056101

    • NAID

      210000147734

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Lithium Metal Oxide Nanoparticles by Induction Thermal Plasmas2016

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Takuya Kageyama, Hirotaka Sone, Shuhei Yoshida, Daisuke Okamoto and Takayuki Watanabe
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 6 号: 4 ページ: 60-60

    • DOI

      10.3390/nano6040060

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Investigation of Erosion Mechanism of Tungsten-Based Electrode in Multi-Phase AC Arc by High-Speed Visualization of Electrode Phenomena2016

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Taro Hashizume, Tomoyuki Imatsuji, Yushi Nawata, and Takayuki Watanabe
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 7S2 ページ: 07LC01-07LC01

    • DOI

      10.7567/jjap.55.07lc01

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of erosion mechanism of tungsten-based electrode in multiphase AC arc by high-speed visualization of electrode phenomena2016

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Taro Hashizume, Tomoyuki Imatsuji, Yushi Nawata, and Takayuki Watanabe
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000146865

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Improvement of Electrode Erosion Characteristics in Diode-Rectified Multiphase AC Arc2017

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Taro Hashizume, Tsugio Matsuura, and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      23rd International Symposium on Plasma Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-speed visualization of erosion phenomena of tungsten-based electrode in multiphase AC arc2017

    • 著者名/発表者名
      Taro Hashizume, Manabu Tanaka, and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      23rd International Symposium on Plasma Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-speed visualization of fluctuation phenomena in multiphase AC arc2017

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Tomoyuki Imatsuji, Taro Hashizume, Takayuki Watanabe, Hisao Nagai, Takeshi Koiwasaki, and Takafumi Okuma
    • 学会等名
      The 9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多相交流アークを用いた酸化物ナノ粒子生成プロセス中の前駆体蒸気の動的挙動2017

    • 著者名/発表者名
      田中学,縄田祐志,斎藤佑樹,橋詰太郎,渡辺隆行
    • 学会等名
      化学工学会 第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高速度カメラを用いた多相交流アークにおける電極現象の可視化2017

    • 著者名/発表者名
      田中学,橋詰太郎,渡辺隆行
    • 学会等名
      化学工学会 第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高速度カメラと二波長分光光学系を用いた多相交流アークの電極消耗現象の可視化2017

    • 著者名/発表者名
      田中学,橋詰太郎,渡辺隆行
    • 学会等名
      高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 熱プラズマ中のAl2O3ナノ粒子前駆体の可視化2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤裕樹,縄田祐志,橋詰太郎,田中学,渡辺隆行
    • 学会等名
      高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Electrode Erosion Mechanism by High-Speed Camera Visualization of Electrode Phenomena in Multiphase AC Arc2017

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Taro Hashizume, Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ナノ粒子合成に用いる直流窒素アークの陰極消耗機構2017

    • 著者名/発表者名
      田中学,吉田匡希,佐倉直喜,渡辺隆行
    • 学会等名
      第33回 九州・山口プラズマ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic Behaviour of Metal Oxide Vapors in Multiphase AC Arc during Oxide Nanoparticle Fabrication Process2016

    • 著者名/発表者名
      M. Tanaka, Y. Nawata, T. Imatsuji, and T. Watanabe
    • 学会等名
      第26回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation of Temperature Fluctuation Phenomena in Multiphase AC Arc by High-Speed Camera with Bandpass Filter Optics2016

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Tomoyuki Imatsuji, Yushi Nawata, Taro Hashizume, and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      31st International Congress of High-speed Imaging and Photonics
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2016-11-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Doped-Metal Oxide on Tungsten-Based Electrode Evaporation in Multiphase AC Arc2016

    • 著者名/発表者名
      Taro Hashizume, Seiya Nagao, Manabu Tanaka, and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      10th International Conference on Trends in Welding Research
    • 発表場所
      Hitotsubashi Hall, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Temperature Charactersitcs in Multi-Phase AC Arc by High-Speed Visualization2016

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Tomoyuki Imatsuji, Taro Hashizume, Takayuki Watanabe, Hisao Nagai, Tsuyoshi Koiwasaki, and Takafumi Okuma
    • 学会等名
      13th International Conference on Fluid Dynamics
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイオード整流による新規な多相交流アーク発生システムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      田中学, 佐賀弘基, 橋詰太郎, 今辻智幸, 松浦次雄, 渡辺隆行
    • 学会等名
      化学工学会第48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of Doped Oxide on Tungsten-Based Electrode Evaporation in Multiphase AC Arc2016

    • 著者名/発表者名
      Taro Hashizume, Manabu Tanaka, Seiya Nagao, and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      14th High-Tech Plasma Processes
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diode-Rectified Multiphase AC Arc with Bipolar Electrodes for Degradation of Electrode erosion2016

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Tsugio Matsuura, Taro Hashizume, and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      14th High-Tech Plasma Processes
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速度カメラを用いた多相交流アーク中のCuOナノ粒子生成過程の解明2015

    • 著者名/発表者名
      縄田祐志,田中学,今辻智幸,橋詰太郎,渡辺隆行
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部 第19回支部大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2015-12-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] High-Speed Visualization of Evaporation Phenomena from Tungsten Based Electrode in Multi-Phase AC Arc2015

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Taro Hashizume, Tomoyuki Imatsuji, Yushi Nawata, and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      9th International Conference on Reactive Plasmas
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center
    • 年月日
      2015-10-12
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速度カメラを用いた多相交流アークの電極蒸発現象の可視化2015

    • 著者名/発表者名
      田中学,橋詰太郎,今辻智幸,縄田祐志,渡辺隆行
    • 学会等名
      化学工学会 第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 電極添加酸化物が多相交流アークにおける液滴飛散現象に与える影響2015

    • 著者名/発表者名
      橋詰太郎,田中学,今辻智幸,縄田祐志,渡辺隆行
    • 学会等名
      化学工学会 第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Fluctuation Phenomena in Multi-Phase AC Arc for Nanoparticles Fabrication2015

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanaka, Tomoyuki Imatsuji, Yushi Nawata, Taro Hashizume and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Plasma Chemistry
    • 発表場所
      University of Antwerp
    • 年月日
      2015-07-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Droplet Ejection Mechanism from Tungsten Electrode in Multi-Phase AC Arc by High-Speed Visualization2015

    • 著者名/発表者名
      Taro Hashizume, Manabu Tanaka and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Plasma Chemistry
    • 発表場所
      University of Antwerp
    • 年月日
      2015-07-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.chem-eng.kyushu-u.ac.jp/lab5/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 個人ページ

    • URL

      http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K005271/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] プラズマ発生装置及び方法並びにこれらを用いた微粒子製造装置及び方法2016

    • 発明者名
      田中学,渡邉隆行,橋詰太郎,松浦次雄
    • 権利者名
      田中学,渡邉隆行,橋詰太郎,松浦次雄
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-203678
    • 出願年月日
      2016-10-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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