2022 Fiscal Year Annual Research Report
励起ガス相／水相の相界面反応場を形成する励起ガス成分組成と反応速度の解明
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18H02015
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
春山 哲也 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (30251656)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 直也 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (10452822)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 相界面反応 / P/L反応 / Plasma/Liquid reaction / アンモニア / 水素 / 水 / プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和４年度は最終年度であるので、総括とともに前年度までに、その解明の端緒を掴んでいる反応機序の未詳部分の解明に取り組んだ。
相界面反応（Plasma/Liquid (P/L) reaction）は、活性化した窒素が、水から水素を引き抜き、窒素の還元（水素化）が常温・常圧・無触媒で進行する、研究代表者らが世界に先駆けて見出した反応である。本基盤研究では５年間に渡ってその反応機序の解明に取り組み、明らかにしてきた。
令和４年度の成果として、最後まで未詳であった「水素引き抜後の水分子（水素を引き抜かれた後のOHまたはHの挙動）」の解明に取り組んだ。前年度までに明かにしてきている「強誘電体ビーズを放電空間に充填した放電系で、原子状窒素を高選択・低電力で生成できること」と原子状窒素－水の反応により、アンモニアを高選択・高効率に合成できる」の２つの成果に基づき、その実験系による反応解析を行った。
水分子から水素を引き抜くと、後には・OHまたは・Oが残ることが考えられるため、水相の活性種分析を、st-ESR法で分析した。その結果、原子状窒素によるP/L反応と、窒素励起種によるP/L反応とでは、水分子由来の活性種が異なることを見出した。そして水相中に溶存蓄積する合成物（アンモニア）と気相中に放出される合成物の各精密分析を行ったところ、水相ではアンモニア合成選択性100%での合成が進行し、気相ではNOとH2が生成していることが明らかとなった。
以上の結果から、P/L反応は、窒素（N2)と水（H2O)だけを原料として、常温・常圧・無触媒で３つの生成物を同時合成できることを実証した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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