収束水中衝撃波を利用した特異な金属間化合物の合成と環汚染物質触媒への応用

利用会聚水下冲击波合成独特金属间化合物及其在环污染物催化剂中的应用

• 批准号: 18655064
• 负责人: 吉田 烈
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Sojo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18655064/
• 关键词: 触媒; Rane ニッケル; 水中衝撃波; 環境; 反応速度; 分解反応; 2,4,6-トリクロロフェノール; 自己伝播高温合成; 金属間化合物; 超高圧

これまで環境汚染物質を分解する触媒反応には、光触媒機能を有するセラミック材料等が用いられ、その効率は材料の種類に依存していた。昨今の様々な環境汚染物質の発生状況に対しては、新しい触媒材料の開発が不可欠である。そこで、触媒機能を活性化させるため、「自己伝播高温合成法(SHS法)」と爆薬による「衝撃超高圧」を原料の金属素粉末に作用させることで、新たなラネーニッケル合金の開発を目的とした。まず、NiとAlの両粉末を原料とし、Ni:Al=1:1、2:3、1:3(at比)の割合で秤量、湿式混合、乾燥したものを円柱状にプレス成形し、SHS法により多孔体を得た。また、これに続けて約5GPaの衝撃超高圧負荷実験(可塑性爆薬量:20〜40g)を組み合わせて高密度試料も得た。粉末X線回折実験の結果、生成相は超高圧負荷の有無に拘わらず、各系に妙してNiAl,Ni_2Al_3そして副生成物Ni_2Al_3を伴ったNiAl_3が検出された。これらを70℃のNaOH熱水溶液に約10〜20時間浸漬し、Alを溶出後ラネーニッケルとし、125〜250μmおよび125μm以下の2種類に分級した。これを水に懸濁させものをサンプル叛に1 ml分取後、41.2ppmの2,4,6-トリクロロフェノール(TCP)水溶液を50ml添加し攪絆続けながら、2,4,6,24,48時間後に水相を2mlづつ試験管に分取し、10分間、3000rpmの条件で遠心分離を行った。得られた上澄みを高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で測定し、残留2,4,6-TCPの量を測定した。この結果、全試料において、粒径に拘わらず4時間までは2,4,6-TCPの濃度が急激に低下したが、それ以降48時聞までは微減であった。これは触媒内の水素が速やかに消費され、活性の低下が起きたためと考えられる。一方、衝撃負荷条件に依存し、40gの最大爆薬量で、また合成反応から起爆までの時間(1または3分後)が長いほど高活性を示した。以上のことから、より低い温度、かつ強く衝撃負荷をかけたものほど活性が向上することを明らかにした。これは衝撃負荷に伴う結晶格子へのひずみの導入と強い因果関係を示唆していた。

The catalytic reaction and photocatalytic function of the decomposition of environmental pollutants depend on the type of material used and the efficiency. The development of new catalyst materials is indispensable for the development of environmental pollutants. "SHS method" and "shock ultrahigh pressure" are the main purposes of the activation of catalyst function and the development of metal alloy. Ni and Al powders were obtained by mixing, weighing, wet mixing, drying, columnar forming, SHS method, Ni:Al=1:1, 2:3, 1:3(at ratio), and porous materials. High pressure impact load of about 5GPa (plastic explosive content:20 ~ 40g) was obtained by combining high density samples. The results of powder X-ray analysis show that the phase formation is related to the presence or absence of ultra-high voltage load, and the phase formation of NiAl, Ni_2Al_3 and Ni_2Al_3 is related to NiAl_3. After immersion in NaOH hot water solution at 70℃ for about 10 ~ 20 hours, Al is dissolved out, and the two kinds of particles are classified into 125 ~ 250μm and below 125μm. After 1 ml separation, 41.2 ppm of 2,4,6-triclosan (TCP) aqueous solution was added to 50ml of aqueous suspension, and the separation time was 2, 4, 6, 24, and 48 minutes after addition, and the separation time was 10 minutes, and the conditions of telecentric separation were 3000rpm. Determination of residual 2,4,6-TCP by HPLC The results showed that the concentration of 2,4,6-TCP decreased rapidly and decreased slightly at 48 hours after the whole sample was tested and the particle size was determined. The water element in the catalyst is rapidly consumed and the activity is low. Depending on the impact load condition, the maximum explosive quantity of 40g, the time of combined reaction initiation (after 1 minute or 3 minutes), the long duration and high activity are indicated. The above is a low temperature, high impact load, high activity, and high temperature. The impact load is accompanied by a crystal lattice and a strong causal relationship.