2005 Fiscal Year Annual Research Report
ソフトナノスペース中へのクリーンエネルギー気体高密度貯蔵
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15101003
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
金子 克美 千葉大学, 理学部, 教授 (20009608)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加納 博文 千葉大学, 理学部, 助教授 (60334166)
東郷 秀雄 千葉大学, 理学部, 教授 (60217461)
小西 健久 千葉大学, 理学部, 助手 (40302525)
田中 秀樹 千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (80376368)
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| Keywords | ナノスペース / 超臨界気体 / 吸着 / ナノ細孔 / 分子クラスター / カーボンナノチューブ / 分子間相互作用 / 分子シミュレーション |
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| Research Abstract |
ナノ空間物質として主として単層カーボンナノホーン(SWNH)、Cuピリジル錯体、ゼオライトを用い、ナノ空間容量と構造制御を行い、その構造決定を実施した。それらの構造決定されたナノ空間を利用して、水素およびメタンの吸着特性を検討した。SWNHについては1nm以下のナノ窓の創製条件の決定とその発生メカニズムを示した。その試料を用いて20Kから77Kにおける水素と重水素の吸着特性を測定し、水素の吸着量が小さいことを明らかにし、その機構を不確定性による量子効果を考慮した分子シミュレーションから示した。Cuピリジル錯体については、メタン吸着の温度変化を測定し、その吸着機構が錯体結晶へのメタン取り込みによるクラスレート生成によるものであることを、熱力学的に示した。この原理は他のナノ細孔性錯体についても適用可能である。このクラスレート生成時に結晶格子大きく変動することをX解回折から明らかにした。孔子歪を伴う吸着現象を複数のナノ細孔性錯体で見出した。また、ナノ空間への分子アクセスが、水素あるいはメタンの貯蔵機能上も重要であるために、メソ細孔の付与が大事である。そのために分子吸着時にわずかな格子の歪みが発生するとみられているゼオライト(ZSM-5,NaA, NaY)にカーボンアエロジェル、アエロジェルのメソ細孔を鋳型として、メソ細孔を付与することに成功した。疎水性のカーボンナノ空間中に水蒸気が吸着されるメカニズムを、その場X線小角散乱法とグランドカノニカルモンテカルロ法によって、水クラスターの成長として理解できることを示した。
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