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J-GLOBAL ID：201702275546911797   整理番号：17A1470119

規則シリカ多孔体が示す毛管凝縮挙動の速度論的理解

Kinetic Nature of Capillary Condensation in Mesoporous Silica Materials

著者 (3件)： 平塚龍将 (京大 大学院工学研究科) ,  田中秀樹 (京大 大学院工学研究科) ,  宮原稔 (京大 大学院工学研究科)
資料名： ゼオライト  (Zeolite News Letters)
巻： 34  号： 4  ページ： 120-128  発行年： 2017年10月15日 
JST資料番号： L1799A  ISSN： 0918-7774  CODEN： ZEOREM  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 2~50nmのメソ孔を持つ材料では,バルクの飽和蒸気圧よりも低い圧力において毛管凝縮が進行することが知られている。毛管凝縮は細孔径に強く依存し,細孔径分布評価の指標として用いられることから,その詳細な理解が必要不可欠である。しかし,この現象はKelvin式に基づく熱力学的モデルのみでは説明が不可能であり,古典的な毛管凝縮理論の提案から100年を経た現在においても,定量的な説明がなされていない。この問題が未解決となっている理由として,多分子層吸着状態(凝縮前)から毛管凝縮状態(凝縮後)への非平衡遷移過程に関する速度論的な理解の欠如が挙げられる。そこで本研究では,規則シリカ多孔体(MCM-41,SBA-15)を対象に,分子シミュレーションを用いて毛管凝縮のエネルギー障壁および毛管凝縮速度を計算することで,毛管凝縮機構の速度論的な理解を試みた。その結果,圧力の僅かな変化により速度定数が劇的に変化することを見出し,また,速度定数がある臨界値(臨界速度定数)に到達する圧力で準安定状態からの毛管凝縮が進行することを初めて明らかにした。この臨界速度定数を決定することで,温度・細孔径に依らず,毛管凝縮圧を定量的に予測することに成功した。(著者抄録)

シソーラス用語： 細孔 ,  細孔径 ,  *毛管凝縮 ,  細孔径分布 ,  非平衡状態 ,  *MCM-41 ,  *SBA-15 ,  速度 ,  *圧力 ,  準安定状態 ,  *アルゴン ,  多分子層 ,  *メソポーラスシリカ ,  メソ孔 ,  飽和蒸気圧 ,  直径依存性 ,  分子シミュレーション ,  *速度定数 ,  吸着層
準シソーラス用語： 状態遷移 ,  *エネルギー障壁 ,  *臨界値

分類 (4件)： 合成鉱物  (CD01040K) ,  一成分系の相平衡・状態図  (CB03013K) ,  無機化合物一般及び元素  (CD01010D) ,  界面化学一般  (CB12010J)

引用文献 (19件)：

• M. Thommes, Physical Adsorption Characterization of Nanoporous Materials, Chem. Ing. Tech., 82, 1059 (2010).
• C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli and J. S. Beck, Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism, Nature, 359, 710 (1992).
• D. Zhao, J. Feng, Q. Huo, N. Melosh, G. H. Fredrickson, B. F. Chmelka and G. D. Stucky, Triblock Copolymer Syntheses of Mesoporous Silica with Periodic 50 to 300 Angstrom Pores, Science, 279, 548 (1998).
• A. V. Neimark, P. L Ravikovitch, M. Grün, F. Schüth and K. K. Unger, Pore Size Analysis of MCM-41 Type Adsorbents by Means of Nitrogen and Argon Adsorption, J. Colloid Interface Sci., 207, 159 (1998).
• P. I. Ravikovitch, D. Wei, W. T. Chueh, G. L. Haller and A. V. Neimark, Evaluation of Pore Structure Parameters of MCM-41 Catalyst Supports and Catalysts by Means of Nitrogen and Argon Adsorption, J. Phys. Chem. B, 101, 3671 (1997).

タイトルに関連する用語 (6件)： 規則 ,  シリカ多孔体 ,  毛管凝縮 ,  挙動 ,  速度論 ,  理解