酸化ジルコニウムなどの遷移金属酸化物における軽アルカン相互作用の周波数応答とDRIFTSを用いた複合的研究

科学分野:

• 物理化学
• 材料科学
• 化学工学

背景:

• 周波数応答（FR）は微細孔固体に対して確立されているが、細孔材料に対しては十分に活用されていない。
• 細孔材料中の物質輸送の理解は、様々な応用にとって重要である。

研究 の 目的:

• 細孔材料への周波数応答（FR）技術の応用を探求すること。
• FRを用いて硫酸化ジルコニウム中の拡散と吸着の連成プロセスを調査すること。

主な方法:

• エタン、プロパン、イソブタン、n-ブタン、ネオペンタンなどの様々なアルカンを吸着質として用いた硫酸化ジルコニウムを利用した。
• アルカンと硫酸基の相互作用を研究するためにDRIFT分光法を用いた。
• 細孔中のガスのFRに対するReyesらのモデルを適用し、有効拡散モデルと比較した。

主要な成果:

• 拡散係数はクヌーセン拡散領域と一致する値を得た。
• 吸着容量は吸着等温線データと一致する値に定量化された。
• 吸着と拡散の相互作用から生じる有効拡散係数を評価した。

結論:

• 自家製の体積変動FR法を細孔材料に初めて適用し、成功裏に実施した。
• 細孔性硫酸化ジルコニウムにおける拡散と吸着の連成を特徴づけるFRの効果を実証した。
• FRとDRIFTSを用いた細孔材料の系統的な調査への道を開いた。