ナノ液滴ミストへのマイクロ波加熱による協奏的反応場システムの創製

微波加热纳米液滴雾创建协同反应场系统

• 批准号: 21651057
• 负责人: 佐藤 正明
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21651057/
• 关键词: マイクロ波照射; 微小液滴; ミスト; 超音波振動子; 協奏的反応場; マイクロ波加熱; ナノ材料

本研究では、超音波振動子によって微小液滴(ミスト)を作成し、この微小液滴が空中を浮遊した状態でマイクロ波照射を行うと、迅速加熱により、微小液滴内で化学変化が起こり種々の機能物質や微粒子が微小液滴内部で生成することがわかった。まずは、マイクロ波照射によって遠隔でも迅速な加熱に基づく化学反応が起こることを、薗頭カップリング反応やエステル化反応を反応例として取り上げて確かめた。次に、超音波振動子により発生する液滴微粒子が空中を漂う様子を顕微鏡による動画観察したところ、大部分の液滴のサイズが約5ミクロンであるものの、中には衝突合体により30ミクロン程度にまで大きくなったものまで混在していた。ミスト重合反応の可能性を探る目的で、スチレンモノマー(液体)にラジカル開始剤を溶かし、超音波振動子により微小液滴(ミスト)を発生させ、これにマイクロ波照射を行ったところ、それぞれの液滴内部でラジカル重合が進行してポリスチレン微粒子が生成した。しかし、浮遊するポリスチレン微粒子を粉末として取り出すことは困難で、出口に設置したガラス板の上に積層するにとどまった。従って、発想を変え、出口にシリコン基板などを置くと、この上にポリスチレン薄膜が積層することになるので、表面加工技術としては興味深いかもしれない。次に、この反応システムをZnS微粒子合成に適用したところ、半径約2nmの一次粒子、これが会合してできる球状の二次粒子(半径約300nm)が得られた。このように、ミストを反応場とする化学反応は大量合成には適さないものの、気相・液層・固相にまたがる興味深い協奏的反応場として機能することが示され、新たな応用展開が期待される。

This study で は, ultrasonic vibration に よ っ て tiny droplets (ミ ス ト) を し, consummate こ の tiny droplets を が air floating し た state で マ イ ク ロ line wave irradiation を う と, rapid heating に よ り, で chemical variations within the tiny droplets が up こ り kind 々 や の function material particles が tiny droplets internal で generated す る こ と が わ か っ た. ま ず は, マ イ ク ロ wave irradiation に よ っ て far で も な rapidly heating に base づ く chemical anti 応 が up こ る こ と を, 薗 カ ッ プ リ ン グ anti 応 や エ ス テ ル turn against 応 を the 応 example と し て take on り げ て か indeed め た. Time に, ultrasonic vibration に よ り 発 raw す る droplet particles が air floated を う others child を 顕 micromirror に よ る animation 観 examine し た と こ ろ, most の droplet の サ イ ズ が about 5 ミ ク ロ ン で あ る も の の, medium に は conflict fit に よ り 30 ミ ク ロ ン degree に ま で big き く な っ た も の ま で mixed in し て い た. ミ ス ト overlap reverse 応 の possibility を agent る purpose で, ス チ レ ン モ ノ マ ー (liquid) に ラ ジ カ ル began tonic を soluble か し, ultrasonic vibration に よ り tiny droplets (ミ ス ト) を 発 raw さ せ, こ れ に マ イ ク ロ line wave irradiation を っ た と こ ろ, そ れ ぞ れ の droplet internal で ラ ジ カ ル overlap to し が て ポ リ ス チ レ ン が particles generated し た . し か し, floating す る ポ リ ス チ レ ン を powder particles と し て take り out す こ と は difficult で, export に set し た ガ ラ の ス plate に horizon す る に と ど ま っ た. 従 っ て, 発 think を - え, export に シ リ コ ン substrate な ど を buy く と, こ の on に ポ リ ス チ レ が ン film laminated す る こ と に な る の で, surface processing technology と し て は tumblers deep い か も し れ な い. に, こ の anti 応 シ ス テ ム を ZnS particles administered synthetic に applicable し た と こ ろ, radius of about 2 nm の a particle, こ れ meet が し て で き る globular の secondary particles (radius of about 300 nm) が ら れ た. こ の よ う に, ミ ス ト を game against 応 と す る chemical anti 応 は large synthetic に は optimum さ な い も の の, 気 phase, fluid layer, solid phase に ま た が る tumblers deep い kanadeai anti 応 field と し て function す る こ と が shown さ れ, new た な 応 with unwinding が expect さ れ る.

项目成果

マイクロ波加熱によるエステル化反応におけるモレキュラーシーブスの効果

分子筛对微波加热酯化反应的影响

• 发表时间: 2011
• 作者: 桑野範之;他;佐藤正明
• 通讯作者: 佐藤正明

マイクロ波加熱を組み込んだマイクロフロー法を用いた不均一触媒による薗頭カップリング反応

使用多相催化剂的 Sonogashira 偶联反应，采用结合微波加热的微流方法

• 发表时间: 2011
• 作者: 板倉賢;他;佐藤正明
• 通讯作者: 佐藤正明

シングルモード・マルチモードマイクロ波加熱とマイクロリアクターを組み合わせたフロー式反応システムを用いる薗頭カップリング反応

Sonogashira偶联反应使用单模式/多模式微波加热和微反应器相结合的流动反应系统

• 发表时间: 2010
• 作者: N. Kuwano;T. Ezaki;T. Kurogi;H. Miyake and K.;福田洋史・金子記久・松澤光宏・佐藤正明
• 通讯作者: 福田洋史・金子記久・松澤光宏・佐藤正明

Sonogashira Coupling Reaction with a Single-mode and a Multi-mode Microwave Irradiation in a Continuous-flow System

连续流系统中单模和多模微波辐射的 Sonogashira 偶联反应

• 发表时间: 2010
• 作者: Yoji Fukuda;Mitsuhiro Matsuzawa;Masaaki Sato
• 通讯作者: Masaaki Sato