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高温高圧水溶液中の金属イオン種の拡散係数の評価と微結晶成長機構

高温高压水溶液中金属离子种类扩散系数及微晶生长机制评价

基本信息

批准号：
11750662
负责人：
伯田幸也
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

金属塩水溶液を超臨界水中で水熱合成反応させることで数nm〜数10nm程度の超微粒子が合成できる。本研究では、これらの超微粒子の生成過程と成長の理解とその現象の定量的な評価を目的する。硝酸セリウム、硝酸アルミニウム、硝酸コバルト、硝酸ニッケル水溶液を原料として、反応温度、圧力、濃度、pH、反応時間を変えた幅広い実験を行い、生成した粒子の特性(粒子径、分布)と反応条件の関係について整理をおこなった。その結果、生成した粒子径は、金属イオン種の依存性がみられた。超臨界条件でのそれぞれの金属酸化物の溶解度は10^<-5>〜10^<-6>程度と金属イオン種間の差は小さく、過飽和度だけでは、金属種ごとの粒子径の違いが説明できない。しかし、超臨界領域に到達するまでの溶解度変化は金属種によって数桁以上異なっていることがわかった。以上の結果から、超臨界水中での水熱合成反応においては、粒子特性は、その反応場における溶解平衡だけではなく、反応温度に到達するまでの溶解度の変化によって支配されていることが示唆された。現時点で本現象の理解を進めるためには、非常に短い時間での化学反応速度の評価を行うこと、および、昇温過程における温度履歴の定量化が重要であることがわかった。

Hydrothermal synthesis of metal ions from aqueous solutions in supercritical water allows the synthesis of ultrafine particles ranging from several nm to several 10nm. The purpose of this study is to understand the formation process and growth of ultrafine particles and to quantitatively evaluate these phenomena. Nitric acid, nitric acid. As a result, the particle size and metal species are dependent on each other. The solubility of metal acids in supercritical conditions is 10^<-5>~ 10^<-6>, the difference between metal species is small, the supersaturation is small, and the particle size of metal species is small. The solubility of the metal species in the supercritical region varies greatly. The above results show that the hydrothermal synthesis reaction in supercritical water is dominated by the particle characteristics, the dissolution equilibrium of the reaction field, the temperature of the reaction, and the solubility of the reaction field. The current point of understanding of this phenomenon is important for the evaluation of chemical reaction velocity in very short time.