Elucidation of novel states of adsorbed molecules in nanospaces at high temperature and high pressure

点击翻译按钮获取中文摘要

物理吸着現象の機構解明は多孔体を用いた有害物質除去、エネルギー分子の貯蔵等の応用のために重要である。特に、室温を超える温度での物理吸着現象の機構解明は、吸着量が少なく、実験的に困難であることからほとんど進んでいない。本研究では、高温・高圧対応の in situ 測定セルを開発し、申請者らがこれまで行ってきたX線による微小空間中の分子のミクロ・メソスコピックな検討を高温領域に拡張する。室温から臨界温度に至る温度領域では、その吸着機構が変化することが予想される。申請者がこれまでに培った技術を組み合わせながら、高温における特異な物理吸着現象の探索および機構解明を行う。対象とする分子は多孔性物質の基礎的な解析に用いられる窒素、アルゴン分子、除去・濃縮が強く求められている二酸化炭素分子に加え、分子間力が強く、高温状態での吸着状態解明が必要な水分子、さらにはアルコール分子や炭化水素分子を含める。装置としては高温・高圧対応のin situ測定セルに加え、吸着状態の温度・圧力・吸着量を能動的に制御するためのシステム開発を行う。令和4年度は、高圧高温対応セルの動作確認、改良を進めるとともに、対象のひとつである水分子について、室温～低温領域での細孔内構造解析を行った。また吸着状態の温度・圧力・吸着量を能動的に制御するためのシステム開発を進めた。前年度製作した高圧高温対応の試作セルは動作確認を進め、温度領域を高温側へと広げることができた。また、細孔内の水分子の構造の温度依存性について、定量的な解析を進めることができた。