研究課題
揮発性有機化合物（VOC）は光化学オキシダントの原因物質で、分解・除去に関する研究が活発に行われている。主な処理法としては高温での触媒分解や放電プラズマによる分解法があるが、運転コストやNOxの発生など課題も多い。本研究では大気圧・室温で作動し、運転コストも安く触媒を必要としないXe2エキシマーランプを用いてベンゼンの分解機構をヘッドオン型とサイドオン型のエキシマーランプを用いて調べた。①ヘッドオン型ランプによるベンゼン分解:ベンゼンの分解寄与種は、直接的なVUV光分解、(1),(2)の反応で生じるO(1D)、O(3P)、O3である。このうちO(1D)の寄与は窒素・酸素分子との衝突による一重項酸素原子の衝突緩和を低減させるような低圧実験結果から決定した。一方、オゾンの寄与はO2の光照射で生成させたO3を反応容器中に導入して決定した。O2+hν(172 nm)→O(1D)+O(3P) (1), O(3P)+O2+M(第三体)→O3+M (2)大気中の172 nm光の透過は約1 cmであるのでO3以外は光源付近で寄与する。ヘッドオン型での複数の実験から、ランプ付近に存在するO(3P)がほとんどのベンゼンを分解していることが分かった。②サイドオン型ランプによるベンゼンの分解:O(3P)がC6H6分解に寄与するように、体積の4.3 %しか光が照射されないヘッドオン型から、セル全体に光が照射されるサイドオン型へ装置の改良を行った。サイドオン型では約90秒でC6H6を100 %分解し、エネルギー効率を約8.9倍向上させることに成功した。172 nm光を照射した時の全反応を連立微分方程式で表し、ルンゲクッタ法を用い解くことによって分解過程のシミュレーションを行った。このシミュレーションにより分解機構の詳細を解明できた。上記の研究に加えて③VOC分解用Pt系触媒の合成研究も実施した。
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