JPS587337B2 - 酸化物還元法 - Google Patents
酸化物還元法Info
- Publication number
- JPS587337B2 JPS587337B2 JP54055966A JP5596679A JPS587337B2 JP S587337 B2 JPS587337 B2 JP S587337B2 JP 54055966 A JP54055966 A JP 54055966A JP 5596679 A JP5596679 A JP 5596679A JP S587337 B2 JPS587337 B2 JP S587337B2
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- Japan
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- plasma
- hydrogen
- oxide
- reduction
- reduction method
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- Expired
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/126—Microwaves
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子サイクロトロン共鳴法にて生成された水素
プラズマを使用する酸化物の還元法に係わるものである
。
プラズマを使用する酸化物の還元法に係わるものである
。
先ず、電子サイクロトロン共鳴法にて水素プラズマを生
成する方法について述べる。
成する方法について述べる。
真空中に静磁界（大きさをＢテスラとする。
）を作り、その中に水素ガスを導き水素の低気圧ガス雰
囲気を作る。
囲気を作る。
そしてｆ＝ｅＢ／２πｍｅで与えられる周波数ｆ（ヘル
ツ）の強い電磁波を与えると，宇宙線のためにできてい
る自由電子が磁界の回りのサイクロトロン運動の周期と
電磁波の周期とが一致して電子は、電磁波の電界により
共鳴的に加速され電磁波のエネルギーを吸収する。
ツ）の強い電磁波を与えると，宇宙線のためにできてい
る自由電子が磁界の回りのサイクロトロン運動の周期と
電磁波の周期とが一致して電子は、電磁波の電界により
共鳴的に加速され電磁波のエネルギーを吸収する。
この電子は周囲の中性ガスを電離し、ここで発生した電
子が又共鳴加速され次々とガス原子を電離しプラズマを
発生する。
子が又共鳴加速され次々とガス原子を電離しプラズマを
発生する。
このプラズマは電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラ
ズマと呼ばれる。
ズマと呼ばれる。
ＥＣＲプラズマの特徴は、その発生に陽陰極を必要とせ
ず、発生装置の寿命が非常に長く、又その電子温度（Ｔ
ｅ）はガス圧力と電磁波の電力密度を変えて０．１ｅｖ
〜１ｋｅｖの広範囲にわたって変える事ができる。
ず、発生装置の寿命が非常に長く、又その電子温度（Ｔ
ｅ）はガス圧力と電磁波の電力密度を変えて０．１ｅｖ
〜１ｋｅｖの広範囲にわたって変える事ができる。
本発明はこの様にして生成された水素プラズマを金属表
面の金属酸化物に照射し、金属酸化物を還元する安価で
、しかも取扱いが容易な金属酸化物の還元法を提供する
事を目的とする。
面の金属酸化物に照射し、金属酸化物を還元する安価で
、しかも取扱いが容易な金属酸化物の還元法を提供する
事を目的とする。
以下添付図によって本発明を詳述する。
第１図は本発明による金属酸化物還元装置の原理図で、
直流磁界発生用コイル１中に金属製放電管２を挿入し、
真空ポンプにて放電管２を排気する。
直流磁界発生用コイル１中に金属製放電管２を挿入し、
真空ポンプにて放電管２を排気する。
その後放電管２を排気しつつ水素ガスを導入口３より導
入し、放電管２の管内圧力を１０−５〜１０−２Ｔｏｒ
ｒの間の必要な圧力に保つ。
入し、放電管２の管内圧力を１０−５〜１０−２Ｔｏｒ
ｒの間の必要な圧力に保つ。
コイル１に直流電流を流し電子サイクロトロン共鳴磁界
を発生させ、導波管５より真空気密用窓６を通して高電
力のマイクロ波を送り、水素のＢＣＲプラズマ７を発生
させる。
を発生させ、導波管５より真空気密用窓６を通して高電
力のマイクロ波を送り、水素のＢＣＲプラズマ７を発生
させる。
還元しようとする金属酸化物９を架台８に装着し水素プ
ラズマをこれに照射する。
ラズマをこれに照射する。
還元反応にあづかる粒子は二種類あり、それらはプラズ
マ中にある水素原子Ｈ゜と水素イオンＨ＋である。
マ中にある水素原子Ｈ゜と水素イオンＨ＋である。
Ｈ゜はプラズマ中の電子により水素分子Ｈ２が解離され
Ｈ２＋ｅ→２ Ｈ°＋ｅの過程で発生し、Ｈ＋はＨ゜を
イオン化されＨ°＋ｅ→Ｈ＋＋２ ｅの過程で発生する
。
Ｈ２＋ｅ→２ Ｈ°＋ｅの過程で発生し、Ｈ＋はＨ゜を
イオン化されＨ°＋ｅ→Ｈ＋＋２ ｅの過程で発生する
。
Ｈ゜は電気的に中性であるから電界の作用を受けずに金
属酸化物に達する。
属酸化物に達する。
化学的にＨ゜は極めて高い活性を持っているから金属酸
化物ＭＯｘをＭＯＸ＋２ＸＨ゜＝Ｍ＋２ＸＨ２０の反応
で還元し結合エネルギーが大きく容易に脱離し得ない金
属酸化物中の酸素を母金属から容易に脱離し得る水に変
換する。
化物ＭＯｘをＭＯＸ＋２ＸＨ゜＝Ｍ＋２ＸＨ２０の反応
で還元し結合エネルギーが大きく容易に脱離し得ない金
属酸化物中の酸素を母金属から容易に脱離し得る水に変
換する。
他方Ｈ＋は、プラズマ電荷をもっているから、第２図で
示すプラズマ７と金属酸化物９の間にできるイオン鞘１
０中に存在する電界で加速され金属酸化物表面に達し電
子と再結合しＨ°となり上記の還元反応と同じ反応にあ
ずかる。
示すプラズマ７と金属酸化物９の間にできるイオン鞘１
０中に存在する電界で加速され金属酸化物表面に達し電
子と再結合しＨ°となり上記の還元反応と同じ反応にあ
ずかる。
ここでイオン鞘にかかる電位差φ５はプラズマの電子温
度を電子ボルトで表しＴｅ電子ボルトとすればφｓ＝Ｔ
ｅである。
度を電子ボルトで表しＴｅ電子ボルトとすればφｓ＝Ｔ
ｅである。
Ｈ＋の場合はイオン鞘で加速されるから還元によって生
じたＨ２０分子に衝突してそのエネルギーをＨ２Ｏ分子
に与えこれの酸化物９表面からの脱離を促進するのに役
立つ。
じたＨ２０分子に衝突してそのエネルギーをＨ２Ｏ分子
に与えこれの酸化物９表面からの脱離を促進するのに役
立つ。
脱離したＨ２Ｏ分子は真空ポンプ４に達して排気される
。
。
還元が進行すると、前記のＨ°はこの還元層内を拡散し
て内部酸化層に達し上記の還元反応を起す。
て内部酸化層に達し上記の還元反応を起す。
生成した水分子は還元層内を拡散して表面に達し、離脱
排気される。
排気される。
従って還元速度を高めるには、架台８を通して９を加熱
し、還元層内の水素原子及び水の拡散速度を高める必要
がある。
し、還元層内の水素原子及び水の拡散速度を高める必要
がある。
試料に亜酸化銅を用い加熱しないで還元を行った場合の
実験結果を第３図に示す。
実験結果を第３図に示す。
ここでプラズマは４．４ＧＨｚのマイクロ波（共鳴磁界
１．５７ＫＧ）２００Ｗを使用し水素圧力２×１０−４
Ｔｏｒｒのもとで発生させた。
１．５７ＫＧ）２００Ｗを使用し水素圧力２×１０−４
Ｔｏｒｒのもとで発生させた。
プラズマの電子温度及びイオン密度は夫々１２ｅｖ及び
４×１０１０ｃｍ−３である。
４×１０１０ｃｍ−３である。
横軸にプラズマ照射時間、縦軸に還元の厚みをとってあ
る。
る。
銅に比べはるかに還元し難い金属酸化物（酸化との結合
エネルギーの大きい）に関する還元実験結果を第１表に
示す。
エネルギーの大きい）に関する還元実験結果を第１表に
示す。
なお、ここで試料の金属酸化物は金属板を空気中で加熱
してその表面に形成した。
してその表面に形成した。
酸化層の厚みは光の干渉色が２次の青（酸化層の厚の増
加と共に干渉色は紫から赤へと変化し第１回目の変化が
完了すると再び紫から赤への変化が起る。
加と共に干渉色は紫から赤へと変化し第１回目の変化が
完了すると再び紫から赤への変化が起る。
２次の青とは第２回目の変化において干渉色が青を示す
ことを意味する。
ことを意味する。
）を示す厚みである。空気中酸化では酸化物の同定が難
しく従って屈折率も不明で、酸化層の厚みを定量的に与
えることはできないが、屈折率を２と仮定すると厚みは
大略２３０ｎｍとなる。
しく従って屈折率も不明で、酸化層の厚みを定量的に与
えることはできないが、屈折率を２と仮定すると厚みは
大略２３０ｎｍとなる。
この結果によれば通常水素炉で還元不可能なチタニウム
等の還元が可能となる。
等の還元が可能となる。
第１図は本発明の実施に使用するＥＣＲプラズマ発生装
置の略図。 第２図は本発明による酸化物還元法の説明図。 第３図は本発明による亜酸化銅の還元の進行速度に関す
る実験結果である。 図中、１・・・・・・真空容器、２・・・・・・磁界発
生用電磁石、３・・・・・・水素ガス導入管、５・・・
・・・マイクロ波導波管、６・・・・・・真空シール用
誘電体窓、７・・・・・・水素プラズマ、８・・・・・
・架台、９・・・・・・被還元金属酸化物、１０・・・
・・・イオン鞘。
置の略図。 第２図は本発明による酸化物還元法の説明図。 第３図は本発明による亜酸化銅の還元の進行速度に関す
る実験結果である。 図中、１・・・・・・真空容器、２・・・・・・磁界発
生用電磁石、３・・・・・・水素ガス導入管、５・・・
・・・マイクロ波導波管、６・・・・・・真空シール用
誘電体窓、７・・・・・・水素プラズマ、８・・・・・
・架台、９・・・・・・被還元金属酸化物、１０・・・
・・・イオン鞘。
Claims (1)
- １ 水素の電子サイクロトロン共鳴プラズマを酸化物に
照射して酸化物を還元することを特徴とする酸化物還元
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54055966A JPS587337B2 (ja) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | 酸化物還元法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54055966A JPS587337B2 (ja) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | 酸化物還元法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55149642A JPS55149642A (en) | 1980-11-21 |
| JPS587337B2 true JPS587337B2 (ja) | 1983-02-09 |
Family
ID=13013808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54055966A Expired JPS587337B2 (ja) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | 酸化物還元法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS587337B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6199359A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | 混成集積回路装置 |
| JPS62157139U (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-06 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6080283A (en) * | 1997-11-25 | 2000-06-27 | Eveready Battery Company, Inc. | Plasma treatment for metal oxide electrodes |
| AUPR186200A0 (en) * | 2000-12-04 | 2001-01-04 | Tesla Group Holdings Pty Limited | Plasma reduction processing of materials |
| AU2002220358B2 (en) * | 2000-12-04 | 2007-11-29 | Plasma Technologies Pty Ltd | Plasma reduction processing of materials |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54107876A (en) * | 1978-02-14 | 1979-08-24 | Toshiba Corp | Method and apparatus for reduction |
-
1979
- 1979-05-08 JP JP54055966A patent/JPS587337B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6199359A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | 混成集積回路装置 |
| JPS62157139U (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55149642A (en) | 1980-11-21 |
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