| 研究課題/領域番号 |
21K18989
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分34:無機・錯体化学、分析化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京都立大学 (2023)
明治大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
岡崎 琢也 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 特任准教授 (60772556)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | 水熱反応 / in situ / 反射光 / 光ファイバー / 画像解析 / 光ファイバープローブ / 水熱電気化学 / 水熱合成 / リアルタイム計測 / 反射吸光測定 / SrTiO3:Rh / アレニウスプロット / NaTaO3 / 光ファイバーセンサー / 表面プラズモン共鳴 / 水熱合成反応 / 光触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水熱合成法は，高圧高温の水を利用する無機材料合成法の一つである。一方，圧力容器内で起こる反応の進行は，時間ごとの回収・分析という労力の上で確認されるため，最適時間の迅速な決定や，速度論的な議論は難しい。本研究の目的は，表面プラズモン共鳴（SPR）光ファイバーセンサーによって，圧力容器内での無機材料の水熱合成過程をリアルタイムで観測する技術を開発することである。
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| 研究成果の概要 |
水熱反応を利用した無機材料の合成は高温高圧下の密閉容器内で行われるため，反応過程に関する情報の取得には困難が伴う。本研究では，光透過窓を有するオートクレーブを用い，分光学的手法による水熱反応過程のリアルタイム評価技術を開発した。目的物質として可視光応答光触媒であるSrTiO3:Rhを選択し，反応進行に伴う光吸収挙動の変化を観測した。分光学的手法として，光ファイバープローブによる反射光測定と画像解析を用いた。それぞれの方法にて連続的案反応の変化を計測できた。測定によって得られた応答の変化からの反応速度論解析を可能とした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水熱反応による材料合成は，容易な粒子制御や低エネルギー消費などの利点から研究・産業目的で広く実用されている。目的の水熱合成において，反応過程に関する知見を得ることは反応メカニズムの理解や目的の材料特性を得る上で重要である。一方，水熱反応は高温高圧の密閉容器で進行するため，内部の情報を得ることは難しい。本研究では光ファイバー型のプローブや写真撮影に基づく画像処理によって反応過程の連続的な観測に成功した。これらは高額または大規模な装置を用いず，容易かつ迅速に利用できる。
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