| 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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| 研究実績の概要 |
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。令和５年度は、前年度に引き続き、高繰り返し衝撃波管を用いた紫外過渡吸収分光法による芳香族ラジカルの反応追跡を行った。これまで測定してきたベンジルラジカルおよびフェニルラジカルの熱分解について、それらの挙動を包括的に再現できる速度論解析を行った。その結果、副反応もあわせこれらのラジカルの熱分解速度を一貫して再現することができる反応モデルを得た。
理論化学的手法による反応解析については、前年度から継続して共鳴安定化ラジカルの反応による芳香族の成長過程に関する量子化学計算と速度論解析を行った。その結果、プロパルギルラジカルとインデニルラジカルの反応およびフルベナレニルラジカルとシクロペンタジエニルラジカルの反応からそれぞれアセナフチレンを生成する反応機構を明らかにした。特に前者の反応は芳香族燃料の燃焼におけるアセナフチレンの主要な生成経路であることが反応モデリングによって示唆された。また、ベンジルラジカルの自己反応およびベンジルラジカルとオルトメチルフェニルラジカルの反応からアントラセンが生成する反応経路を計算し、トルエン熱分解におけるこれらの反応の寄与を評価した。トルエン熱分解から生成するアントラセンは主に後者の反応によるものであることが明らかとなった。これらの結果を総合し、３環の芳香族化合物が生成する反応機構を提案した。
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