Dynamic of water molecule in the nano-porous silica and its surface effect

纳米多孔二氧化硅中水分子的动态及其表面效应

基本信息

  • 批准号:
    18510093
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 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

项目摘要

In this research, an in-situ water adsorption system was constructed and neutron quasi-elastic had been performed. New information concerning adsorbed water molecule in the nano-porous silica (FSM) were obtained by analysis based on Jump Diffusion Model.1) The dynamics of water molecules in the nano-pore can be analyzed by separating two types of molecules ; one is confined on the pore surface (monolayer water) and the other is free from the surface.2) The diffusion constant (~10^<-9>m^2s^<-1>) and activation energy (~2.5kcal/mol) of the monolayer water are about half of bulk water.3) The residential time before diffusion jumping is 5 times longer than bulk water.4) The other water shows similar diffusion behavior (~2.7×10^<-8>m^2s^<-1> and ~4.7kcal/mol) to bulk water.To understand the diffusion behavior in atomic level, neutron and X-ray diffraction had been performed. Diffraction profiles measured by in-situ adsorption technique show water adsorption behavior into the nano-pores but the structural analysis has not been finished yet. The glassy structure of FSM skeleton need to be investigated as well as controlling the content of hydrogen atoms and/or substitution to deuterium in the FSM. Inelastic scattering of FSM skeleton itself may be useful to understand the glassy structure.
本研究建立了一个原位水吸附系统,并进行了中子准弹性研究。基于跳跃扩散模型(Jump Diffusion Model)对纳米多孔二氧化硅(FSM)中的吸附水分子进行了分析,获得了新的信息:1)纳米孔中的水分子动力学可以通过分离两种类型的分子来分析:一种是限制在孔表面的分子(单层水),另一种是游离于孔表面的分子。2)纳米孔中的扩散常数(~ 10^ m^2s^)和活化能(~10^ m^2s ^)可以通过计算得到。3)<-9>纳米孔中的吸附水分子的扩散常数(~10^ m^2s^<-1>)和活化能(~ 10 ^m^2s ^(~2.5kcal/mol)的单层水约为本体水的一半。3)扩散跳跃前的停留时间是本体水的5倍。4)另一种水表现出与本体水相似的扩散行为(~2.7×10^<-8>m^2s^<-1>和~4.7kcal/mol)为了了解原子水平上的扩散行为,进行了中子和X射线衍射。原位吸附技术测得的衍射图显示了水在纳米孔中的吸附行为,但结构分析尚未完成。FSM骨架的玻璃态结构需要研究,以及控制FSM中氢原子的含量和/或氘的取代。FSM骨架本身的非弹性散射可能有助于理解玻璃态结构。

项目成果

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会议论文数量(0)
专利数量(0)
メソポーラスシリカ内に吸着した水の構造とダイナミクス
介孔二氧化硅吸附水的结构和动力学
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Iwamura;M.;Sakurai;R.;Ichimura;K.;Oshima;Y;大友季哉
  • 通讯作者:
    大友季哉
Dynamics and structural studies of adsorbed water molecule in meso-porous silica
介孔二氧化硅吸附水分子的动力学和结构研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.OTOMO;S.TAKATA;Y.Fukushima;Y.Inamura;O.Yamamuro;N.Setoyama;K.Itoh
  • 通讯作者:
    K.Itoh
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