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2019 年度 実績報告書

化学反応性の根源に迫りラジカル重合の基礎研究に資する新規電界ESR測定法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H02765
研究機関奈良教育大学

研究代表者

梶原 篤  奈良教育大学, 理科教育講座, 教授 (50224415)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードラジカル重合 / ESR/EPR / 電解ESR / 酸化還元電位 / ラジカル反応
研究実績の概要

電子スピン共鳴分光(Electron Spin Resonance)法を用いてラジカル重合反応の詳細を明らかにする研究を行っている。その中でも電気化学セルとESRとを組み合わせた電解ESR法はこれまで測定する方法がほとんどなかった短寿命で不安定なラジカル種の酸化還元電位を正確に見積もられる可能性がある。最も重要な目標は成長ラジカルの酸化還元電位を見積ることである。これまでの研究で、種々のモノマーのラジカル重合過程に生じる成長ラジカルのESRスペクトルの高感度・高解像度の測定を行ってきた。この測定はほかの研究室ではなかなかうまくいっていない測定で、この結果をもとに電解測定を行う。
2019年度は新しい電解ESRセルの開発に向けてもともとあったESR装置を改良し、感度の向上に向けた改造を施すとともに、新規電解セルの設計を行った。電極の位置によるスペクトル感度の差などの点検も行った。
既知の電解ESRの測定ができるかどうかを確かめながら、徐々に不安定なラジカル種の測定と電解条件下の測定を行っていく。研究対象としてはまず安定ラジカルであるTEMPO(TEtraMethyl PiperidinOxy)を用い、電位を掃引しながらESRスペクトルを観測して、スペクトルの出現消滅と電位のとの関係を調べる。その次の段階として、開始剤から発生させたラジカルについて調べる。ラジカル開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)や2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド(TMDPO)を用い、光照射下でラジカルを発生させてTEMPOと同様に電位とスペクトルとの関係を調べる。そのうえで、実際の成長ラジカルのスペクトルを用いて電位とスペクトルの関係を調べる。
研究としてはおおむね当初の予定通り進行していて、2020年度に本格的な測定を始める予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2019年度は新しい電解ESRセルの開発に向けてもともとあったESR装置を改良し、感度の向上に向けた改造を施すとともに、新規電解セルの設計を行った。電極の位置によるスペクトル感度の差などの点検も行った。これらの結果は次の段階へ進むために重要で、貴重なデータが得られている。

今後の研究の推進方策

2020年度は前年度に引き続き、新規電解ESRセルを開発し、それを用いて電解ESR測定を行う。リチウムイオンバッテリーの電極反応といわれている電解反応の測定も行い、ラジカル重合反応だけでなく、電池の電解反応についても検討する。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] (メタ)アクリルアミドなど窒素を含むモノマーのラジカル重合挙動の ESRによる研究2020

    • 著者名/発表者名
      市村真優 梶原篤
    • 学会等名
      高分子年次大会
  • [学会発表] Clarification of Active Radical Species in Radical Polymerizations using Electron Spin Resonance (ESR/EPR) Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kajiwara
    • 学会等名
      Polychar 2020
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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