| 研究課題/領域番号 |
20K05433
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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32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
吉田 健 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (80549171)
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| 研究分担者 |
野口 直樹 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (50621760)
村井 啓一郎 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60335784)
平野 朋広 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (80314839)
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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 |
中途終了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 皮膜形成アミン / NMR分光法 / 水-蒸気サイクル / 赤外分光法 / X線光電子分光法 / 原子間力顕微鏡 / 腐食防止 / 超臨界水 / 核磁気共鳴分光法 / X線構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電力の安定供給は、現代社会に最重要の基盤インフラである。発電プラントの不測の停止回避には、蒸気・復水系の配管内壁の腐食劣化の機構の解明と抑制手段の開発は不可欠である。近年、金属表面に疎水性膜を形成するとされているアルキルアミン類が新しい防食添加剤として世界的に注目され始めたが、その作用機構は未知である。本研究では、多核NMRとXPS・顕微反射IRを駆使した高温高圧水熱反応解析と固体表面解析を融合し、アミン類の反応・吸着・会合体形成の速度論と平衡論の定量的評価を行う。膜形成剤の有力候補の物質群の水熱流体/金属界面での挙動を官能基毎に系統的に調べ、新規の金属防食化合物の設計・探索指針を構築する。
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| 研究実績の概要 |
オレイルプロパンジアミン（OLDA）が銅（Cu）表面に形成する膜の構造を、定量NMR法と表面分析法を組み合わせて調べた。定量NMRにより、150℃の高温水中で形成された膜の量を精密に決定した。顕微赤外マッピングにより、膜厚は水平方向に不均一で、垂直方向には数百のOLDA層が形成されていることが確認された。C-H伸縮振動数の解析から、アルキル鎖はCu表面に近い層で秩序化され、膜厚の厚い部分のCu表面から遠い層ほど無秩序構造を取ることが示された。アルゴンガスクラスターイオンビームエッチングによるXPS測定とICP-AES分析を組み合わせることで、多層化の鍵はOLDAの非プロトン化アミノ基とCuとの配位錯体の形成にあり、ポリマー鎖状のネットワーク構造を形成していると推定されることを明らかにした。OLDAの濃度や処理時間を変えて接触角を測定した結果、皮膜の撥水性は、無秩序な疎水性鎖を持つOLDA分子が厚く積層していることに由来することがわかった。
水-蒸気サイクルの膜形成型腐食防止剤としてのアミンの応用に関連して、脂肪族アミンの水熱反応も最近重要視されている。脂肪族アンモニウムカチオンのモデル反応として、300~400℃の亜臨界および超臨界温度におけるエチルアンモニウムカチオンおよびn-オクチルアンモニウムカチオンの水熱反応の速度論および機構を、対応する中性アミンと比較検討し、反応物および経路を明らかにした。13C-15Nで標識したエチルアンモニウムカチオの反応をNMR分光法により解析した結果、エタノールへの加水分解に続き、エテンを生成する脱離反応とジエチルアンモニウムカチオンを与える不均化反応が起こることがわかった。n-オクチルアンモニウムカチオンはオクテンとオクタノールを生成し、それぞれが異性化して熱力学的により安定な種を主要生成物とすることがわかった。
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