東京工業大学 物質理工学院 応用化学系
関口研究室

研究紹介

関口研の紹介ポスターです(クリックすると拡大、約1MB)

研究成果

研究成果の詳細は、以下のリンクをご参照ください。

研究解説

水蒸気プラズマの作成とその応用

水は豊富に存在する害のない安定物質ですが、プラズマ化することにより、H、OH等のラジカル、 イオンが生成し反応高活性となると予想されます。そこでこの研究では、 水分子と相性の良いマイクロ波を用いて水蒸気プラズマを発生させ、 温度やラジカル濃度等の特性を分光学的手法により調べています。 またこれを廃棄物処理に応用することも研究しています。

誘電体バリア放電による揮発性有機化合物の分解

ベンゼン等の揮発性有機化合物は、環境汚染物質として対策が必要となっています。 そこでこの研究では、誘電体バリア放電によりこれらの汚染物質を分解する方法を研究しています。 特に、放電で生成したプラズマ中に触媒を置くことで、触媒とプラズマの相互作用を利用した 分解法について検討し、高効率な触媒-無声放電ハイブリッド分解装置の提案を目指しています。

誘電体バリア放電による各種材料の表面処理および化学修飾

この研究では、誘電体バリア放電を利用した大気圧非平衡プラズマを利用して、ポリオレフィン フィルムなどの高分子物質や活性炭等の表面を改質、又は修飾し、それらの物質に機能性を 持たせることを行っています。放電は大気圧で起こすことができ、しかも温度の上昇がないので プラスチックのような物質も安価に処理できる方法であると考えています。

熱プラズマ流動層による有機ハロゲン化合物の分解と生成物の同時回収

フロン類をはじめとする有機ハロゲン化合物は、オゾン層破壊物質・地球温暖化物質であり、 廃棄された有機ハロゲン化合物は分解処理の必要があります。この方法の一つに熱プラズマがあり、 その有効性は既に確認されています。しかしながら、回収システムの問題から分散処理への要求があり、 装置の小型化が必要です。ここでは、この小型分解装置の開発を念頭に、熱プラズマ流動層を利用して、 有機ハロゲン化合物の分解と生成される酸性ガスの同時回収システムを研究しています。

RFプラズマによる多孔質体へのCVD

多孔性物質は、触媒、機能性分離膜、吸着剤など様々な応用があります。この研究では、 RFプラズマを利用してこの様な多孔質体の表面をCVD(化学蒸着法)により修飾し、 新たな機能を持たせる試みを行っています。また、その付着挙動なども研究しています。

超音波化学反応によるクロロベンゼンの分解

水中で超音波を発生させると水中に微小な気泡が生じ,それが超音波によって 圧縮・膨張を繰り返すため、局所的に超高温・超高圧となります。 この現象はキャビテーション効果と言われる超音波の特徴です。 この研究では、この現象を利用して難分解性有機化合物であるクロロベンゼンの 分解を行っています。また、分解液中に固体粒子を入れ、その効果も調べています。

用語解説

プラズマ

プラズマとは、電気的またはその他の方法でエネルギーを与えらることによって、 その中に、正・負イオン、電子、ラジカルなどを含む物質を指します。 プラズマはイオンや電子が存在するものの、全体的には電気的に中性な気体です。 プラズマには様々な種類があり、それぞれ異なった特長を生かして、幅広く研究や利用が行われています。

超音波キャビテーション

水中などで超音波を発生させると、局所的な圧力変動により水中に微少な気泡が生じ, これを指します。この気泡は超音波によって圧縮・膨張を繰り返し、 特に断熱圧縮過程でエネルギーが集中し、その崩壊時には、局所的に超高温・超高圧場が形成されます。

ヒートポンプ

熱いものから冷たいものへ自発的に熱が流れるという自然変化の傾向に逆らって、 低温熱源から高温熱源へ熱を輸送するための熱機関をいいます。 作動媒体としてフロンを利用する圧縮式ヒートポンプが有名です。 冷蔵庫も本質的にヒートポンプです。 最近では、吸収や吸着現象を利用した新しいヒートポンプも一部実用化されています。 また、化学反応を利用した新しいケミカルヒートポンプも研究中で、実用化が期待されています。