変調型誘導熱プラズマを用いた高純度機能性ナノ粒子の大量生成法の開発

利用调制诱导热等离子体大规模生产高纯度功能纳米粒子的方法的开发

• 批准号: 15J02707
• 负责人: 兒玉 直人
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02707/
• 关键词: 熱プラズマ; 酸化チタン; 分光観測; ナノ粒子; 電子密度; 粒子密度; シリコン; 誘導熱プラズマ

誘導熱プラズマ(ICTP)を用いたナノ粒子生成の高効率化のためには，プロセス時の熱プラズマ中に含まれる様々な粒子の数密度やガスの特性(導電率など)の時空間的な分布を明らかにすることが必要である．以上のことから平成29年度(本年度)は，ICTPを用いたTiおよびTiO2ナノ粒子生成時における熱プラズマ中の粒子数密度およびガス特性に対する二次元分布計測を中心として研究を行った．前年度と同様に，二次元分光観測系を用いてTiナノ粒子生成中のICTPトーチを観測することで，特定の原子スペクトルに対する二次元放射強度分布を得た．理論計算を用いることで特定の原子スペクトルに対する放射係数を求めた．そして，特定の原子スペクトルに対する放射強度の観測値と放射係数の理論計算値をフィッティングさせることで，Ar-Ti ICTP中のTi上記混入率分布を推定した．さらに推定されたTi上記混入率などを用いることで，計測値を基にしてAr-Ti ICTP中の粒子密度や導電率の二次元分布や電力密度分布を推定可能であることを見出した．同様の手法をTiO2ナノ粒子生成時のICTPトーチに対して用いることで，TiOやTiO2などの分子に対する二次元数密度分布の推定に世界で初めて成功した．新規の熱プラズマ源として，タンデム-変調型誘導熱プラズマ(T-MITP)の開発にも着手した．T-MITPはICTPの石英管の周囲にコイルが直列に二つ接続された構造になっている．それぞれのコイルには独立した高周波電源が接続されている．この電源からコイルに供給される高周波電流を，それぞれ振幅変調制御することで，トーチ内に生成されるプラズマの時空間的な制御が可能である．本年度はAr T-MITPを立ち上げSiナノ粒子生成に応用した．その結果，Ar T-MITPを用いることでSiナノ粒子の安定した大量生成が可能であることを見出した．

The distribution in the time and space of the high-rate thermal cycle (ICTP), which is generated by the use of low-temperature particles, the distribution in time and space is clear. The above temperature is flat into 29 years (this year). ICTP was used for the study of the numerical density of particles in the Ti phase, the numerical density of the particles, the numerical density of the particles, the properties of the two-dimensional distribution calculation, the center of the two-dimensional distribution calculation, and the study of the two-dimensional spectrometer in the previous year. The two-dimensional spectroscopic test is based on the same performance of the previous year, and the second-dimensional spectroscopic test is based on the Ti of particle generation. The theoretical calculation of the two-dimensional radiation intensity distribution is based on the calculation of the radiation intensity distribution of the two-dimensional radiation intensity distribution of the two-dimensional radiation intensity distribution of the two-dimensional radiation intensity distribution of specific atoms. In Ar-Ti ICTP, it is possible to calculate the density of particles in Ar-Ti ICTP, the quadratic distribution of Ar-Ti ICTP, the quadratic distribution of power density, the distribution of energy density, the distribution of particle density, the density of particles, the quadratic distribution of energy, the density of particles, the quadratic TiO

项目成果

Spatiotemporal distribution of thermal plasma temperature and precursor formation in a torch during TiO2 nanopowder synthesis

TiO2 纳米粉末合成过程中热等离子体温度和前驱体形成的时空分布

• DOI: 10.1088/1361-6595/aa73ca
• 发表时间: 2017
• 期刊: Plasma Sources Science and Technology
• 影响因子: 3.8
• 作者: Kodama Naoto;Tanaka Yasunori;Kita K;Ishisaka Y;Uesugi Y;Ishijima T;Sueyasu S;Nakamura K
• 通讯作者: Nakamura K

TiO2ナノ粒子生成中の誘導熱プラズマトーチ内における二次元温度分布および粒子核生成過程の検討

TiO2 纳米颗粒生产过程中感应热等离子体炬中二维温度分布和颗粒成核过程的检查

• 发表时间: 2016
• 作者: N. Kodama，Y. Ishisaka，K. Shimizu，K. Onda;Y. Tanaka，Y. Uesugi，T. Ishijima，S. Watanabe，S. Sueyasu，K. Nakamura;兒玉直人，石坂洋輔，清水光太郎，田中康規，上杉喜彦，石島達夫，末安志織，中村圭太郎;兒玉直人，石坂洋輔，清水光太郎，田中康規，上杉喜彦，石島達夫，末安志織，中村圭太郎
• 通讯作者: 兒玉直人，石坂洋輔，清水光太郎，田中康規，上杉喜彦，石島達夫，末安志織，中村圭太郎

Estimation on two-dimensional distribution of Ti excitation temperature during Ti feedstock injection into Ar induction thermal plasma torch

Ti原料注入Ar感应热等离子炬过程中Ti激发温度二维分布的估计

• 发表时间: 2016
• 作者: N.Kodama*;K. Kita;Y. Ishisaka;Y. Tanaka;Y. Uesugi;T. Ishijima;S. Sueyasu;K. Nakamura
• 通讯作者: K. Nakamura

TiO2ナノ粒子生成中のパルス変調型誘導熱プラズマに対するコイル電流の変調効果の分光学的検討

TiO2 纳米颗粒生产过程中线圈电流对脉冲调制感应热等离子体调制效应的光谱研究

• 发表时间: 2016
• 作者: N. Kodama，Y. Ishisaka，K. Shimizu，K. Onda;Y. Tanaka，Y. Uesugi，T. Ishijima，S. Watanabe，S. Sueyasu，K. Nakamura;兒玉直人，石坂洋輔，清水光太郎，田中康規，上杉喜彦，石島達夫，末安志織，中村圭太郎
• 通讯作者: 兒玉直人，石坂洋輔，清水光太郎，田中康規，上杉喜彦，石島達夫，末安志織，中村圭太郎

誘導熱プラズマを用いたFe3+-doped TiO2ナノ粒子生成時における熱プラズマ内の前駆体TiO分子密度分布の推定

使用诱导热等离子体生产 Fe3+ 掺杂 TiO2 纳米粒子期间热等离子体中前体 TiO2 分子密度分布的估计

• 发表时间: 2018
• 作者: Naoto Kodama;Yasunori Tanaka;K. Kita;Y. Ishisaka;Y.Uesugi;T.Ishijima;S.Sueyasu;K.Nakamura;永野咲・有村大士;藤木庄五郎・田中厚志・青柳亮太・今井伸夫・鮫島弘光・北山兼弘;有村大士・永野咲;兒玉直人，石坂洋輔，清水光太郎，隠田一輝，田中康規，上杉喜彦，石島達夫，末安志織，渡邉周，中村圭太郎
• 通讯作者: 兒玉直人，石坂洋輔，清水光太郎，隠田一輝，田中康規，上杉喜彦，石島達夫，末安志織，渡邉周，中村圭太郎