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不均一反応を利用した水の界面におけるイオン濃度分布の解明(平成 28年度)
Elucidating ion distribution at the air-water interface

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1517CD024
開始/終了年度
2015~2017年
キーワード(日本語)
ホフマイスター効果,イオン,水滴
キーワード(英語)
Hofmeister effect, ion, droplets

研究概要

空気と水が交わる境界相(界面)ではヨウ化物イオンなどの特定のイオンが偏在している。このような効果はSpecific ion effectsとして知られており、大気エアロゾルの反応性の決定、海塩粒子における特定のハロゲンの濃縮、また雨粒の地面への落下・分裂に伴う電荷を帯びた微小液滴の生成などに重要な影響を与えている。しかし水の界面においてどのようなイオンがどの深さにどれだけ分布しているのかはよくわかっていない。本研究では気相と気液境界相を同時に測定できる画期的な新手法をOH(g)とハロゲン化物イオン(aq)の不均一反応に応用し、水の界面の深さ方向のイオン分布を解明する。

研究の性格

  • 主たるもの:基礎科学研究
  • 従たるもの:技術開発・評価

全体計画

新規質量分析法とレーザーを組み合わせた新規測定手法を用いて、水の界面の深さz(Å)に存在する各種イオンの分布を決定する。H2O2の213 nm光分解によって気相にOHラジカルを発生させ、各種イオンを含む水のマイクロジェットと不均一反応を起こさせる。例えば気液界面の最上部に存在するI-はすぐさまOHラジカルと反応し、その濃度が減少する。気液界面にはI3-が生成し、気相にはI2が放出される。一方、Cl-はバルク中に多く存在するため、OHラジカルはそのような深い層にはほとんどたどり着かずに自己反応で消失するため、Cl-の信号は減少しないはずである。各種イオンの水の界面における深さz軸方向の分布の解明を目標にする。

今年度の研究概要

OHラジカル(気)とハロゲン化物イオン(液)の不均一反応に応用し、空気ー水の気液界面の深さ方向のイオン分布を解明する。具体的には質量分析計にYAGレーザーを加えた実験手法を用いて、ヨウ化物イオンと臭化物イオン、塩化物イオンがそれぞれ何nmにもっとも多く分布しているか明らかにする。

外部との連携

カリフォルニア工科大学のMichael Hoffmann教授とA.J. Colussi博士と共同研究を行う。

関連する研究課題

課題代表者

江波 進一

  • 環境計測研究センター
    反応化学計測研究室
  • 主任研究員
  • 工学博士
  • 化学
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