| 研究課題/領域番号 |
21K05132
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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34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
江場 宏美 東京都市大学, 理工学部, 教授 (90354175)
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| 研究分担者 |
高橋 政志 東京都市大学, 理工学部, 教授 (90328930)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | X線分析 / X線回折 / アンモニア合成 / 二酸化炭素 / 鉄 / 化学反応過程 / 結晶構造 / アンモニア / 共焦点 / 蛍光X線 / 反応過程 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
世の中に存在するさまざまな物質や材料では、複数種の物質の複合や組成の分布が見られる。化学反応が起きているような物質の系においても同様である。そのような試料の分析を可能とするため、共焦点型の光学配置により特定の微小領域の分析ができ、試料内部の結晶相や元素およびその化学状態の３次元分布を非破壊でその場観察できるX線分析装置の開発を進める。
この装置を、窒化鉄と炭酸水との反応による常温常圧アンモニア生成反応の反応過程の観察に利用する。反応中の固体表面付近の局所的変化として、結晶構造、酸化数の変化、元素移動、析出物とその分布等の観察により反応過程を理解し、アンモニア生成効率を向上させるための知見を得る。
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| 研究成果の概要 |
複数の物質が複合したり内部に組成分布があるような試料について、その構成や分布を分析することのできる共焦点型光学配置のX線分析装置を開発し、化学反応過程を観察するための装置の最適化を進めた。また、窒化鉄と炭酸水との反応による常温常圧アンモニア生成反応について、アンモニア生成効率を向上させるための反応過程と機構の解明を進めた。アンモニア生成反応の物質収支を確認し、化学量論性の評価から、侵入型化合物である窒化鉄における窒素Nのふるまいにより反応を説明できること、また反応促進条件を見つけることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
国内外でわずかしか研究例のない共焦点型配置のX線回折装置についての開発が進み、特に「角度分散型」という世界で唯一の装置の検討が進展したことで、新しい分析方法が提案できただけでなく、実際のさまざまな物質・材料について、結晶構造から直接的に物質の種類を確認し、その分布を観察して、現象の解明、反応の解析、機能性の開発を推進することの可能性が示された。常温常圧アンモニア合成については、入手しやすい安価な原料を用いる簡便なプロセスとして、基本的反応機構に関する知見を得ることで、実現性に近づけることができた。得られた知見は、他のさまざまなアンモニア合成反応の研究開発にも役立てられると期待される。
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