その場観測核磁気共鳴法によるカーボンナノチューブ内ガスハイドレート形成機構の研究

原位观测核磁共振方法研究碳纳米管中天然气水合物形成机理

基本信息

  • 批准号:
    18740210
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
  • 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

単層カーボンナノチューブ(SWNT)内部でのガスハイドレート形成を明らかにするために,その基礎実験として核磁気共鳴(NMR),X線回折,電気抵抗測定,および古典分子動力学(MD)シミュレーションの手法を用いてSWNTの内部ナノ空間でのメタン分子,水分子等の挙動を調べた。また,昨年度に見出されたSWNT内部の吸着水分子が雰囲気ガス分子に交換される"内包分子の交換転移"についても調べた。実験にはレーザー蒸発法で作製された平均直径1.34nm,2.0nmの高品質SWNTバンドル試料を用いた。メタンCH_4及びCD_4の^1H,^2H核のNMR測定を行った結果,SWNT内部に吸着したメタンは35Kで相転移を起こし気体から液体に変化し,さらに低温では固体状態にあることが明らかになった。また,固体状態のメタンは20Kでメタン分子の配向状態に関する相転移を起こし,分子の運動状態が自由回転運動からジャンピング的束縛回転運動に変わることを明らかにした。これらSWNT内部のメタン分子の挙動はMDシミュレーションによっても調べられ,その結果低温でのメタン固体の構造はSWNT内壁に沿って2次元三角格子を構成するようにメタン分子が配置された最密構造であることがわかった。また,平均直径2.0nmのSWNTに吸着した水の挙動を調べた結果,SWNT内部の水は220Kで液体固体相転移を起こすことが明らかとなった。さらに低温構造は平均直径1.34nmのSWNT内部で形成されるようなアイスナノチューブ構造ではなく,アモルファス状態にあることがわかった。また平均直径2.0nmのSWNTでもメタン分子と水分子の交換転移が確認された。
In this paper, we use the method of classical molecular dynamics (MD) to measure the resistance of the airborne molecules, water molecules, and so on. In this paper, we use the method of classical molecular dynamics (MD) to measure the resistance of nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray, X-ray, classical molecular dynamics (MD) and so on. Last year, it was reported that water molecules were absorbed inside the SWNT. The average diameter of 1.34nm is 2.0nm, the average diameter of 1.34nm is 2.0nm, the quality of SWNT is good, and the material is used. The results of the nuclear NMR determination of Ch _ 4 and CD_4 ^ 1H, ^ 2H, the phase shift of 35K in the SWNT, the temperature of the liquid, the temperature of the solid, the temperature, the temperature, the temperature, In the case of the solid state, the solid state is in the 20K state. The molecular configuration is in the direction of the phase shift, and the molecular movement is free to respond to the response of the system. In the SWNT, the inner wall of the SWNT was fabricated by low-temperature heating. The results show that the inner wall of the SWNT is formed along the two-dimensional triangular lattice. The configuration of the molecular configuration is the most secure. The average diameter of the 2.0nm, the SWNT, the absorption water, the temperature, the average diameter, the temperature, the temperature The average diameter of the 1.34nm SWNT is made at a low temperature, and the average diameter is formed in the interior of the SWNT. The average diameter 2.0nm, SWNT molecules, water molecules and water molecules.

项目成果

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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Water dynamics inside single-wall carbon nanotubes: NMR observations
  • DOI:
    10.1103/physrevb.74.073415
  • 发表时间:
    2006-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    K. Matsuda;T. Hibi;H. Kadowaki;H. Kataura;Y. Maniwa
  • 通讯作者:
    K. Matsuda;T. Hibi;H. Kadowaki;H. Kataura;Y. Maniwa
Water-filled single-wall carbon nanotubes as molecular nanovalves
  • DOI:
    10.1038/nmat1823
  • 发表时间:
    2007-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    41.2
  • 作者:
    Maniwa, Yutaka;Matsuda, Kazuyuki;Kataura, Hiromichi
  • 通讯作者:
    Kataura, Hiromichi
単層カーボンナノチューブに吸着したメタン分子のNMR
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    廣津智之;三上史記;松田和之;門脇広明;真庭豊;片浦弘道
  • 通讯作者:
    片浦弘道
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