クロム酸化物表面における水分解―水素生成反応メカニズムの解明

氧化铬表面水分解-产氢反应机理的阐明

• 批准号: 11J07262
• 负责人: 杉本 敏樹
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J07262/
• 关键词: レーザー誘起蛍光法; 量子状態別分光法; 水分子の吸着状態密度; 吸着・脱離反応

水分解反応時の生成水素分子を振動・回転(核スピン)量子状態別に検出するために、多光子共鳴レーザー誘起蛍光法(RELIF)を用いた分子分光技術を新たに確立した。具体的には、RELIFの共鳴励起に必要なレーザー光源の波長を特定した。種々の圧力条件においてH2分子及びその同位体分子(HD,D2)について振動・回転量子状態別に蛍光寿命を測定し、その圧力依存性を明らかにした。これらの蛍光寿命を補正乗数として蛍光スペクトルの積分強度を補正することで、試料ガス中のH2,HD,D2分子の振動・回転状態分布(振動・回転温度)が測定可能であることが判明した。今回開発した、RELIFを用いた量子状態別分光法では、低真空以上の圧力領域での水素(中間流・粘性流)の検出・温度測定が可能となる。水分解-水素生成反応メカニズムを解明するには、反応の根底にある「試料表面-水分子間の相互作用」に関する知見が不可欠である。本研究では、容器型のセル試料内の水蒸気圧力の時間変化から、セル試料表面における水分子の吸着状態密度を測定する実験・解析手法を開発した。具体的には、表面サイトへの吸着がフェルミ統計に従うことに着目し、『容器内の粒子数収支(排気の方程式)』、『不均一な吸着サイトを持つ表面での一次の吸着・脱離反応のレート方程式』を出発点として、容器内の圧力変化から試料表面における水分子の吸着状態密度を導出する一連の関係式を導いた。その際、吸着・脱離の局所平衡状態を非摂動系に用いた摂動展開によって、吸着・脱離の局所平衡状態が成立しない一般の場合についても解析可能となった。

Water decomposition の is produced during the 応 molecule を vibration, back to the planning (nuclear ス ピ ン) quantum state don't に 検 out す る た め に, multiphoton resonance レ ー ザ ー induced 蛍 method (RELIF) を い た molecular spectroscopic technology を た に establish し た. The specific に and RELIF <s:1> resonant excitation に require the なレ <s:1> ザ <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> light source <e:1> with a を specific wavelength を and た. Kind of 々 の pressure conditions に お い て H2 and び そ の molecules (HD and D2) with a body に つ い て vibration, back to the planning of quantum state don't に 蛍 を determination し service life, light そ の pressure dependency を Ming ら か に し た. こ れ ら の 蛍 light life を corrected number 乗 と し て 蛍 light ス ペ ク ト ル の integral strength を corrected す る こ と で, try ガ ス の in H2, HD and D2 molecular の vibration, back to the state planning distribution (vibration, temperature) planning back が determination may で あ る こ と が.at し た. This time, it is possible that た, RELIFを will use the た た quantum state separation spectrophotometry で, and in the <s:1> pressure field above low vacuum, で <s:1> hydrogen (intermediate flow · viscous flow) <s:1> 検 temperature measurement が may となる. Decomposition of water - the water element to generate the 応 メ カ ニ ズ ム を interpret す る に は, anti 応 の root に あ る "sample surface - の interaction between water molecules" に masato す る knowledge が not owe で あ る. This study で は, container type の セ ル sample の water steam 気 pressure の time variations change か ら, セ ル sample surface に お け る water molecules の sorption state density measurement す を る be 験 analytical technique, を open 発 し た. Specific に は, surface サ イ ト へ の sorption が フ ェ ル ミ statistical に 従 う こ と に mesh し, "container の 収 for particles (気 の equation)" and "heterogeneity な sorption サ イ ト を hold つ surface で の a の sorption, from the 応 の レ ー ト equation" を と 発 point し て, container の pressure variations change か ら sample surface に お け る water molecules の sorption The density of states を leads to する. The continuous を relation formula を leads to を た. そ の interstate, sorption from の bureau を non equilibrium state, dynamic system に with い た, move a に よ っ て, sorption from の bureau established equilibrium が し な い の general occasions に つ い て も parsing may と な っ た.

项目成果

ステンレス・ガラス表面における水分子の特異な挙動

水分子在不锈钢和玻璃表面上的独特行为

• 发表时间: 2011
• 作者: 杉本敏樹;福谷克之
• 通讯作者: 福谷克之