2023 年度研究成果報告書

高温反応場における芳香族分子成長メカニズムの解明

研究課題

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研究課題/領域番号	20K04318
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分19020:熱工学関連
研究機関	国立研究開発法人産業技術総合研究所
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)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2024-03-31
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
研究成果の概要	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。実験的には、高繰り返し衝撃波管装置を用いて芳香族化合物の熱分解反応を進行させ、生成する中間体の反応挙動を過渡吸収分光法によって測定した。トルエン等のベンゼン誘導体の熱分解反応により生じるラジカル種の挙動について化学反応モデルを用いて解析し、反応機構を解明した。理論化学計算では、単分子反応論による反応機構の解析手法を芳香族分子成長反応に適用した。特に、炭化水素ラジカルの再結合反応に起因する反応経路から、三環の芳香族化合物が生成する反応機構を明らかにした。
自由記述の分野	燃焼化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	炭化水素化合物の燃焼および熱分解過程において進行する分子成長反応のメカニズムを解明することは、低環境負荷な燃焼技術の研究開発をはじめ多くの応用に資する重要な課題である。本研究では、芳香族化合物の熱分解に起因する様々な反応挙動を実験的に追跡するとともに、芳香族ラジカル種が関与するいくつかの分子成長反応の反応経路を明らかにしたことで、芳香族化合物およびラジカルの反応機構に関する新たな知見が得られた。これらは、燃焼における芳香族化合物の反応過程と多環芳香族炭化水素の生成に関する化学反応モデルの信頼性向上に貢献する成果である。