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Effect of Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ nanoparticles on radiolytic H$$_{2}$$O$$_{2}$$ production in water

水中の放射線分解過酸化水素生成に及ぼすAl$$_{2}$$O$$_{3}$$ナノ粒子の影響

Roth, O.*; 廣木 章博; LaVerne, J. A.*

Roth, O.*; Hiroki, Akihiro; LaVerne, J. A.*

過酸化水素は、水の放射線分解に伴い生成する主要な安定酸化種であり、その生成メカニズム解明は、基礎科学の観点のみならず工学目的、とりわけ原子力発電産業内で重要である。本論文では、過酸化水素の生成量に及ぼすpHの影響、及び金属酸化物(ナノ微粒子)の添加効果を報告した。さまざまな量のAl$$_{2}$$O$$_{3}$$ナノ微粒子を持つpH1-13の懸濁溶液中での過酸化水素収量を求めた結果、過酸化水素生成のG値は、脱気・曝気した懸濁液中、ほぼすべてのpHでAl$$_{2}$$O$$_{3}$$の添加により徐々に低下することがわかった。例えば、脱気中では、未添加で約0.7であったが、1g添加すると約0.5にまで低下した。過酸化水素生成のG値は、脱気中ではpHに関係なくほぼ一定であったが、曝気中ではpH7付近を境に増加することがわかった。また、OHラジカル捕捉剤であるメタノールを用いた捕捉剤能の研究から、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$添加に伴う過酸化水素収量の減少は、10ナノ秒程度の比較的長い時間で起こることがわかった。これはOHラジカルと固体ナノ微粒子の反応のためと考えられた。

Hydrogen peroxide, H$$_{2}$$O$$_{2}$$, is the major stable oxidizing species produced in the radiolysis of water and understanding the mechanisms involved in its production is important both from a fundamental science perspective and for engineering purposes, in particular within the nuclear power industry. In this work, the yields of H$$_{2}$$O$$_{2}$$ were determined in aqueous slurries in the pH range of 1-13 with various amounts of added Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ nanoparticles. The addition of Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ generally decreased H$$_{2}$$O$$_{2}$$ yields at all pH values within this range in the $$gamma$$ radiolysis of both deaerated and aerated slurries, except at very high pH. Very little effect of pH was observed in the $$gamma$$ radiolysis of deaerated systems in the pH range of 3-8, whereas a large increase in H$$_{2}$$O$$_{2}$$ yields was observed in aerated Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ slurries at the extreme pH values. Scavenger capacity studies using methanol as an OH radical scavenger show that the decrease in H$$_{2}$$O$$_{2}$$ yields with added Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ occurs at relatively long time scales and is probably due to reaction of the solid nanoparticles with OH radicals.

使用言語

 :

English

掲載資料名

 :

Journal of Physical Chemistry C

巻

 :

115

号

 :

16

ページ数

 :

p.8144 - 8149

発行年月

 :

2011/04

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

no keyword

特許データ

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論文URL

 :

https://doi.org/10.1021/jp111918v

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パーセンタイル：42.9

分野：Chemistry, Physical

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