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Fiber optic sensing for hydrothermal synthesis of inorganic material

用于无机材料水热合成的光纤传感

基本信息

批准号：
21K18989
负责人：
岡崎琢也
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

水熱合成法は，高圧高温の水を利用する無機材料合成法の一つである。一方，圧力容器内で起こる反応の進行は，時間ごとの回収・分析という労力の上で確認されるため，反応過程の追跡や速度論的な議論は難しい。本研究の目的は，圧力容器内での無機材料の水熱合成過程を光ファイバーセンシングに基づき，リアルタイムで観測する技術を開発することである。本年度は，前年度作製したサファイア窓つきオートクレーブを用い，SrTiO3:Rhの合成反応をモデルとした種々の測定を行った。まず，ビデオカメラによって生成物の色の変化を撮影し，反応の様子を映像として得た。また，それぞれの画像をRGBに分割し青色の頻度を抽出した結果，反応時間に対して変化が昇温中に完了することがわかった。またサファイア窓を通じて光ファイバー型反射プローブセンサーを接続し，反射吸光度測定を行った。昇温速度が1.0°C min-1 の条件における反射吸光の連続測定の結果から，出発物質であるTiO2の380 nm前後の吸収端波長が，SrTiO3:Rh の生成につれて550 nm前後まで広がっていく様子が確認された。異なる昇温速度でも同様に吸収波長の変化が得られ，これらの反射吸光度の変化から反応率を推定して速度論的解析を行った。算出したAvrami係数から単一素過程と仮定し，小沢法によるアレニウスプロットから本法のSrTiO3:Rhの活性化エネルギーを決定できた。

Hydrothermal synthesis method is the use of high pressure and high temperature water for inorganic material synthesis. On the one hand, the reaction in the pressure container is carried out, and the time is determined by the analysis of the reaction force. The reaction process is traced and the speed theory is discussed. The purpose of this study is to develop a technology for the optical synthesis and measurement of hydrothermal synthesis of inorganic materials in pressure vessels. This year, compared with the previous year, SrTiO3:Rh synthesis reaction was determined. The color of the product is reflected in the color of the product, and the color of the product is reflected in the color of the product. In addition, the frequency of RGB segmentation is reduced. The reflection of light from the sun is reflected by the reflection of light. Under the condition of temperature rise rate of 1.0°C min-1, the results of continuous measurement of reflected absorption light are different, the absorption wavelength of TiO2 before and after 380 nm of emission substance is different, and the generation of SrTiO3:Rh before and after 550 nm is different. Different heating rates are obtained by changing the absorption wavelength, and the reflection absorbance is estimated by analyzing the velocity theory. The Avrami coefficient is calculated and determined by the activation process of SrTiO3:Rh.