炭化水素系ラジカルとNOxの反応過程に関する研究

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ステンレス製衝撃波管を用いて1500〜3500KにおけるC_2H_2-N_2O-NO系の反応過程を主として化学的活性種(原子、ラジカル)の挙動を中心に研究を行った。測定はイメージインテンシファイァを用いたマルチ、チャンネル分光検出システム、300〜600nmにおける代表的な反応中間体(CN、CH、C_2、OH等)の発光強度履歴および真空紫外吸収分光法によるH、O、C等の濃度変化について行い、以下の知見を得た。1.上記温度領域において、CH、CN、C_2等のラジカル種は強い化学発光を生じる。発光過程は2段階にわかれ明かに別々の反応機構に由来する。O原子の発光量と共に化学発光強度は急激に増大しまた第2段階の化学発光強度は減少する。しかし、N_2O添加量が1〜2%を境いとしてこの発光強度は全体的に減少する。2.上記化学発光過程はいずれのラジカル種についても誘導期を有する。C_2スワン帯(515nm)の発光についてはこの誘導期の活性化エネルギーが6.7(Kcal/mol)、C_2H_2およびN_2O濃度に関する反応次数は、それぞれ、0.6、0.4で表わされる。過去に発表されたC_2H_2-O_2系における化学発光過程に関する活性化エネルギーの約半分であることからO原子の化学的な活性が影響しているものと推定される。また理論計算から推定される活性化エネルギーは13(Kcal/mol)であり2000K付近を除いて誘導期の測定値の説明は不完全であることが判明した。3.真空紫外吸収分光法によるアルゴンに大希釈されたC_2H_2+NO系中でのH原子生成速度は大体広い温度範囲で理論計算と一致した。C_2H_2、NO濃度がより高い条件下でのNOの生成、消失機構に関しては今後の検討課題として残されている。