新炭素酸化物の製造と機能化に関する研究

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アンモニアおよびトリメチルアミンの低温酸素プラズマ照射処理活性炭(PT・AC)細孔への吸着特性について検討した。低温酸素プラズマ照射により、PT-AC表面の酸性官能基量は、原活性炭(R-AC)に比べ、約4倍高値を示した。一方、PT-ACの表面積,細孔容積は、R-ACとほぼ同程度であった。プラズマ照射により、R-ACの有する物理的細孔構造に変化を及ぼすことなく、酸性官能基を導入することができた。PT-ACのアンモニア吸着量は、平衡圧600Torr以下において、R-ACに対するより高値を示し、100Torr以下において2〜10倍の高吸着量を認めた。トリメチルアミンの場合、平衡圧400Torr以下において、R-AC,PT-ACそれぞれへの吸着量に有意な差は認められなかった。R-AC,PT-ACの細孔分布に大きな差が認められないことより、アンモニア吸着量は、活性炭の表面酸性官能基量,表面pHによって大きく影響を受けることが示唆された。トリメチルアミン吸着の場合、酸性官能基量,表面pHよりもむしろ表面積,細孔容積の影響を強く受けていると考えた。PT-ACに対するアンモニアおよびトリメチルアミンの吸着・脱離等温線においてヒステリシスが認められた。アンモニア,トリメチルアミンを吸着したPT-ACを30℃,12時間脱気したところ、98%以上脱離した。これよりPT-ACへのアンモニアおよびトリメチルアミン吸着は、物理吸着支配であると想定した。10℃および30℃におけるアンモニアの吸着等温線より、等量微分吸着熱を算出した結果、R-ACで5.5kcal/mol,PT-ACで10.0kcal/molとなり、吸着初期において、PT-ACはR-ACより約2倍高い吸着熱を示した。PT-ACに対する高アンモニア吸着は、PT-AC細孔内に生成した酸性官能基が吸着初期において、アンモニアを強く引きつけることに基づくものと考察した。分子サイズが小さく、弱塩基性悪臭物質であるアンモニアに対し、PT-ACはユニークな吸着剤であることが判明した。