低温プラズマ中の活性種のその場分析

低温等离子体中活性物质的原位分析

基本信息

批准号：
07235214
负责人：
竹原善一郎
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

メタンの部分酸化によるメタノールの合成をプラズマ化学反応を用いて行う場合、その反応の中間体の検出は、反応の選択性、効率を向上させるためには、重要な課題である。本研究では、メタン-水混合気体のプラズマ状態での活性種についてその場質量分析を用いて行った。その結果メタンの活性種が活性化状態にあるメタン、メチルラジカルであることがわかった。また、水の活性種としては、活性化状態にある水とOHラジカルが観測された。しかし、OHラジカルの量は活性化状態の水に比較して少ないことがわかった。したがって、メタン-水系におけるメタンの部分酸化の素過程としてメチルラジカルあるいは活性化状態のメタンと活性化状態の水との反応が重要であることがわかった。この結果は、非経験的分子軌道法を用いた計算により得られた各化学種のエネルギー状態の結果ともよい一致を示した。また、これらの活性種が検出されている状況において、メタノールの生成を示す結果が得られた。次に、メタノール生成に対する印加電圧の影響を調べた。本研究で用いた装置では、印加電圧の増加に伴いメタノールの生成量は増加した。また、この時に前述の活性種の増加も同時に観測されており、上述の素過程が重要な働きをしていることが明らかとなった。しかし、印加電圧を20eV程度と大きくするとメタノール自身の分解も生じることがわかった。すなわち、効率よく選択的な反応を生じさせるためには印加電圧を適切な値に設定することが重要な因子であること示唆された。

当使用等离子体化学反应进行甲烷的部分氧化合成甲醇时，在反应中检测中间体是一个重要问题，是提高反应的选择性和效率的重要问题。在这项研究中，使用原位质谱法进行了血浆中的活性物种。结果，发现甲烷的活性物种是活化态下的甲烷或甲烷自由基。此外，在活化状态下的水和OH自由基被视为活性水。但是，发现OH激素的数量小于活化水的数量。因此，已经发现，甲基自由基或活化的甲烷与活化水之间的反应很重要，因为在甲烷 - 水系统中部分氧化甲烷。该结果还表明了使用非经验分子轨道方法通过计算获得的每个物种的能量状态的良好一致。此外，在检测这些活性物种的背景下获得了甲醇形成的结果。接下来，研究了施加电压对甲醇产生的影响。在本研究中使用的设备中，随着施加电压的增加而产生的甲醇量增加。目前，还同时观察到上述活性物种的增加，并且发现上述基本过程起着重要作用。但是，发现当施加的电压增加到约20 eV时，甲醇本身的分解也会发生。换句话说，建议将施加的电压设置为适当的值是有效产生选择性反应的重要因素。