水素およびヘリウム同位体用分子ふるい膜合成の可能性

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本申請研究では、ゼオライト3A、4A、5Aおよび13Xを使っての液体窒素温度における水素同位体と液体水素温度におけるヘリウム同位体のクライオソープション時の吸着量および吸着速度に見られる同位体効果に与えるゼオライトミクロ孔径と吸着分子有効分子径との対応関係を検討した。その結果次のような成果を得た。水素同位体(H2、HD、D2、HT)、ヘリウム同位体(He-3、He4)共にその平衡吸着量は単成分型、多成分系に関わらず吸着材表面に2種類の異なる吸着サイトを仮定して補正したMarkham-Benton型の平衡吸着式で表すことが出来た。また表面拡散が総括の吸着速度に強い影響を持つことも確かめることが出来た。さらに、本実験で得られた吸着式中の各ラングミュアー常数と表面拡散係数に与えるミクロ孔径の影響を量子論的な観点から検討し、実験データを系統的に説明付ける事のできる関係式を得ることが出来た。また、ふるい効果に見られる同位体効果は有効分子径がミクロ孔径に近づくほど大きくなるが、しきい値孔径が有効分子径の少し上に有る。このため液体窒素温度のゼオライト3Aには水素同位体は吸着しないが、3.2-3.4Aの合成ができると大きな同位体効果が期待できる。