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高分子金属錯体からの高分散金属超微粒子の合成と環境浄化機能に関する研究

高分子金属配合物合成高分散超细金属颗粒及其环境净化功能研究

基本信息

批准号：
05650775
负责人：
大塚康夫
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650775/
关键词：
高分子金属錯体鉄超微粒子脱窒素機能

项目摘要

まず、酸素配位子を持つポリビニルアルコール(PVA)と硝酸鉄との混合水溶液にアルカリを添加した後、アセトン抽出によりPVA鉄錯体を調製し、不活性ガス中630℃で炭素化した。TEM観察やXRD測定の結果より、10nm以下の金属鉄超微粒子が、30%の高濃度で炭素上に均一に分散していることが明らかとなった。鉄微粒子の結晶形態は炭素化温度によって制御され、また鉄存在下では、炭素収率が著しく向上するとともに炭素の結晶化も進行した。この高分散金属鉄微粒子上では、アンモニアやアミンの分解が促進された。次に、N配位子を有するポリアクリロニトリル(PAN)上に、アモルファス状の水酸化鉄を沈殿担持して1000℃で炭素化し、30nm前後の鉄超微粒子が高分散した炭素の製造に成功した。炭素化過程では、超微粒子形成前の鉄クラスターとPAN中の窒素との相互作用が広範囲に起こり、通常はアンモニアやシアン化水素として脱離する窒素が、鉄存在下では極めて効率よくN_2に転化されることを見いだした。XRD測定結果より、窒化鉄や炭化鉄の生成が認められ、炭素のN 1s XPS測定より、ピリジン環の窒素が選択的にN_2に転化されることが判明した。これらの結果を総合して、鉄クラスターが炭素マトリックスに溶解しつつ固体内を移動して窒化鉄となり、その分解によってN_2が生成する反応機構で進行するものと結論された。このような超微粒子合成法は、酸素配位子を大量に含有する褐炭に対しても大変有効であり、900℃の熱分解により、10〜30nmの鉄超微粒子が炭素上に生成した。鉄微粒子は、ピリジン環やピロール環のN_2への転換を著しく促進した。これらの複素環の窒素は、燃焼過程で、酸性雨の原因となるNOxや地球温暖化ガスであるN_2Oとして排出されるので、本研究成果は、環境上有害な窒素酸化物のプリカーサーの除去法開発に非常に有用である。

The acid ligand is contained in a mixed aqueous solution of ferric nitrate (PVA) and ferric nitrate. After addition and extraction, PVA iron complex is modulated and inactivated at 630℃. TEM observation and XRD measurement results show that metallic iron ultrafine particles below 10nm are uniformly dispersed on carbon at a high concentration of 30%. The crystallization temperature of iron particles is controlled by iron, and the crystallization rate of iron particles is increased. The decomposition of highly dispersed metallic iron particles is promoted. In addition, the production of highly dispersed iron ultrafine particles around 30nm at 1000℃ has been successfully carried out. In the process of carbonization, the interaction between iron and PAN before the formation of ultrafine particles usually occurs. In the presence of iron, the interaction between iron and PAN occurs. XRD determination results show that the formation of Fe and Fe carbide can be identified, and the formation of N_2 in carbon can be identified by XPS determination. The results are summarized as follows: carbon dissolution, iron movement, iron decomposition, N2 formation, and reaction mechanism. The ultra-fine particle synthesis method contains a large amount of iron and carbon ligands, and has a large thermal decomposition temperature of 900℃, and iron ultra-fine particles of 10 ~ 30nm are generated on carbon. The iron particles in the N_2 ring promote the transformation of the iron particles. The results of this study are very useful for the development of methods for the removal of environmentally harmful nitrogen and acid compounds.