| 研究課題/領域番号 |
20K04318
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
松木 亮 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (90634668)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 高温化学反応 / 衝撃波管 / 過渡吸収分光法 / 芳香族化合物 / 単分子反応論 / マスター方程式 / 芳香族炭化水素 / 反応速度論 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高温環境における炭化水素分子の成長メカニズムを解明するために、分子成長に寄与する化学反応機構の研究を行う。燃焼などの高温場から生じる多環芳香族化合物や粒子状物質の生成過程を理解しモデル化することは、分子成長や核生成といった物理化学的課題の解明につながるとともに、低環境負荷の燃焼機器開発にも貢献する。本研究では、分子成長に寄与する芳香族化合物の高温反応を実験的に観測し、理論計算による検討と合わせ反応速度や反応経路について解析することで、その複雑な反応過程を解明する。
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| 研究成果の概要 |
高温環境における炭化水素分子の成長メカニズムを解明するために、分子成長に寄与する化学反応機構の研究を実施した。実験的には、高繰り返し衝撃波管装置を用いて芳香族化合物の熱分解反応を進行させ、生成する中間体の反応挙動を過渡吸収分光法によって測定した。トルエン等のベンゼン誘導体の熱分解反応により生じるラジカル種の挙動について化学反応モデルを用いて解析し、反応機構を解明した。理論化学計算では、単分子反応論による反応機構の解析手法を芳香族分子成長反応に適用した。特に、炭化水素ラジカルの再結合反応に起因する反応経路から、三環の芳香族化合物が生成する反応機構を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
炭化水素化合物の燃焼および熱分解過程において進行する分子成長反応のメカニズムを解明することは、低環境負荷な燃焼技術の研究開発をはじめ多くの応用に資する重要な課題である。本研究では、芳香族化合物の熱分解に起因する様々な反応挙動を実験的に追跡するとともに、芳香族ラジカル種が関与するいくつかの分子成長反応の反応経路を明らかにしたことで、芳香族化合物およびラジカルの反応機構に関する新たな知見が得られた。これらは、燃焼における芳香族化合物の反応過程と多環芳香族炭化水素の生成に関する化学反応モデルの信頼性向上に貢献する成果である。
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