JP2005009884A - 酸素吸放出能の測定方法及び測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素吸放出材の酸素吸放出速度と、酸素吸放出量（ ＯＳＣ）の二つの物理量をそれぞれ独立して測定でき、酸素吸放出能を絶対的に評価できるようにする。
【解決手段】試料に^１６Ｏを十分に吸収させ飽和させて酸素飽和試料とし、少なくとも同位体^１８Ｏを所定量含む酸化ガスが所定温度で循環する酸化ガス循環系に酸素飽和試料を配置し、酸化ガス循環系中の^１６Ｏ及び同位体^１８Ｏの少なくとも一方の濃度変化を測定する。
酸素欠陥の無い状態で測定を開始することができ、酸素飽和試料中の^１６Ｏと同位体^１８Ｏの組成と、酸化ガス循環系における気相中の^１６Ｏと同位体^１８Ｏの組成とが平衡状態となるので、気相中の濃度変化を測定することで酸素拡散係数を算出することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セリア、セリア−ジルコニア固溶体などの酸素吸放出能を有する酸素吸放出材における酸素吸放出能の測定方法とその測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の排ガス浄化用触媒には、雰囲気変動を緩和することを主たる目的として、セリア、セリア−ジルコニア固溶体など酸素吸放出能を有する酸素吸放出材が用いられている。例えばセリアは、結晶格子中への酸素原子の出入により酸素吸放出能を発現し、酸素過剰のリーン雰囲気中で酸素を吸蔵し、酸素不足のリッチ雰囲気中で吸蔵されていた酸素を放出する。そのため排ガス雰囲気が変動しても雰囲気をストイキ近傍に維持することが可能となり、ストイキ近傍で最大の浄化活性を発現する三元触媒などに用いられている。
【０００３】
しかしセリアは熱安定性に不足し、高温域での使用によって酸素吸放出能が低下することが明らかとなった。そこでＣｅＯ_２をＺｒＯ_２との複合酸化物とすることで、酸素吸放出能及び耐熱性が一層向上することが知られている。
【０００４】
また他の酸素吸放出材も種々開発され、特開平０４−００４０４３号公報には、 Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２及びＺｒＯ_２の各酸化物前駆体を共沈殿させて形成された酸化物担体の開示がある。また、特開平０７−３００３１５号公報には、帯電粒子（ Ａｌ_２Ｏ_３）を加えることによってＣｅ及びＺｒイオンを沈殿させて形成された酸化物担体の開示がある。さらに特開平０７−３１５８４０号公報には、Ｃｅ塩とＺｒ塩を含む溶液から得た沈殿物と Ａｌ_２Ｏ_３粉末とを混合して形成した、ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３ 担体の開示がある。
【０００５】
また特開平１０−１８２１５５号公報には、ＣｅもしくはＺｒのうち少なくとも１種及びＡｌからなる複数元素の塩溶液から酸化物前駆体を共沈させ、それを洗浄して水溶性不純物を除去し、濾過後焼成して形成された複合酸化物担体が開示されている。
【０００６】
この複合酸化物担体によれば、ＣｅＯ_２にＺｒＯ_２が均一に固溶するとともに、その固溶体及びＺｒＯ_２微粒子などがγ−Ａｌ_２Ｏ_３中にｎｍスケールで分散している。そのためこの複合酸化物に貴金属を担持した触媒では、シンタリングが抑制され、１０００℃以上の耐熱性が発現される。またｎｍスケールの細孔を有しているため、貴金属の分散安定性と各元素の分散性が向上し、高い酸素吸放出能が発現される。
【０００７】
ところが、このように種々の酸素吸放出材が開発されているものの、それらの酸素吸放出能を評価する方法として適切なものが存在しないため、浄化性能を評価することで酸素吸放出能を推定しているのが現状である。しかし浄化性能には、酸素吸放出能のみならず、担体と触媒金属の相性、触媒金属の分散性、担体の比表面積など種々の因子が影響しているため、浄化性能から推定された酸素吸放出能の信頼性は高いとはいえない。また酸素吸放出能といっても、酸素吸放出速度と、酸素吸放出量（ ＯＳＣ）の二つの物理量が関係し、またこれらの物理量は温度によって変化するため、酸素吸放出材におけるこれらの物理量をそれぞれ評価することはきわめて困難であった。
【０００８】
またＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｃａｔａｌｙｓｉｓ １８２， ４４１−４４８（１９９９）には、セリアにＰｔを担持した触媒における酸素移動メカニズムを同位体交換によって解明したことが記載されている。しかしこの方法では、試料への酸素の吸蔵と、試料からの酸素の拡散とが同時に起きる条件下で測定を行っている。そのため酸素吸放出能を有さない酸化物については酸素の移動速度を測定できるものの、酸素吸放出能を有する試料については酸素欠陥への酸素の吸蔵と放出が同時に生じるため、正確な測定が困難である。さらに、酸素吸放出速度と、酸素吸放出量の二つの物理量を測定することは、全く困難であった。
【０００９】
【特許文献１】特開平０４−００４０４３号
【特許文献２】特開平１０−１８２１５５号
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｃａｔａｌｙｓｉｓ １８２， ４４１−４４８（１９９９）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、酸素吸放出材の酸素吸放出速度と、酸素吸放出量（ ＯＳＣ）の二つの物理量をそれぞれ独立して測定でき、酸素吸放出能を絶対的に評価できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の酸素吸放出能の測定方法の特徴は、酸素吸放出能を有する試料に^１６Ｏを十分に吸収させ飽和させて酸素飽和試料とする飽和行程と、少なくとも同位体^１８Ｏを所定量含む酸化ガスが所定温度で循環する酸化ガス循環系に酸素飽和試料を配置し、酸化ガス循環系中の^１６Ｏ及び同位体^１８Ｏの少なくとも一方の濃度変化を測定して酸素拡散係数を算出する第１測定行程と、よりなることにある。
【００１２】
第１測定行程の後の酸素飽和試料を所定量のＣＯを含む還元ガスが所定温度で循環する還元ガス循環系に配置し、還元ガス循環系のＣＯ_２ の増加速度を測定して酸素放出速度を算出するとともに、生成したＣＯ_２ 量を測定して吸放出できる酸素量を算出する第２測定行程と、をさらに行うことが望ましい。
【００１３】
そして本発明の酸素吸放出能の測定装置の特徴は、酸素吸放出能を有する試料が配置された状態で反応ガスが流通される反応管と、少なくとも同位体^１８Ｏを所定量含む酸化ガスを反応管に供給して循環させる酸化ガス循環系と、所定量のＣＯを含む還元ガスを反応管に供給して循環させる還元ガス循環系と、反応管を流れる酸化ガス循環系と還元ガス循環系とを切り替える切替手段と、酸化ガス循環系及び還元ガス循環系の温度を所定温度に制御する温度制御手段と、酸化ガス循環系及び還元ガス循環系の各ガス成分の濃度をそれぞれ測定する測定手段と、からなることにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の測定方法では、先ず酸素吸放出能を有する試料に十分に^１６Ｏを吸収させ、飽和させて酸素飽和試料とする飽和行程を行っている。得られた酸素飽和試料では、酸素欠陥が生じる部位に全て^１６Ｏが導入された状態であり、それ以上の酸素吸蔵は起こり得ず、酸素欠陥の無い状態で測定を開始することができる。
【００１５】
次に、少なくとも同位体^１８Ｏを所定量含む酸化ガスが所定温度で循環する酸化ガス循環系に酸素飽和試料を配置する。その状態で所定時間以上放置することで、酸素飽和試料中の^１６Ｏと同位体^１８Ｏの組成と、酸化ガス循環系における気相中の^１６Ｏと同位体^１８Ｏの組成とが平衡状態となる。したがって、酸化ガス循環系中の^１６Ｏ及び同位体^１８Ｏの少なくとも一方の濃度変化を測定することで、酸素拡散係数を算出することができる。
【００１６】
この酸素拡散係数は、酸化雰囲気中における酸素の移動速度の指標であるので、酸素拡散係数によって試料の酸素吸放出速度（酸素吸蔵速度）を絶対的に評価することができる。
【００１７】
試料としては酸素吸放出能を有する酸素吸放出材が用いられ、セリア、セリア−ジルコニアなどセリアを含む複合酸化物のほか、ＰｒＯ_４などの希土類金属酸化物、 ＮｉＯ、 Ｆｅ_２Ｏ_３、 ＣｕＯ、 Ｍｎ_２Ｏ_５などの遷移金属酸化物なども用いることができる。また、これらにＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄなどの触媒金属を予め担持した触媒を試料とすることも好ましい。触媒を試料とすれば、酸素吸放出能が向上し、後述の第２測定行程におけるＣＯの酸化反応も促進されるので、濃度変化曲線の勾配がより大きくなり測定精度がより向上する。
【００１８】
飽和行程は、試料に^１６Ｏを十分に吸収させ飽和させて酸素飽和試料とする行程であり、大気中あるいは酸素ガス中など^１６Ｏ_２ を含む酸化雰囲気中に試料を保持することで行うことができる。試料を加熱したり、気相の圧力を高めたりすることで、保持時間を短縮することが可能である。なお試料中に^１６Ｏが飽和して酸素欠損が無い状態となったか否かは、飽和行程において^１６Ｏの濃度変化を測定することで確認することができる。
【００１９】
第１測定行程では、少なくとも同位体^１８Ｏを所定量含む酸化ガスが所定温度で循環する酸化ガス循環系に酸素飽和試料が配置される。酸化ガスとしては、^１８Ｏ_２ のみを用いてもよいし、^１６Ｏ_２ と^１８Ｏ_２ との混合ガスを用いることもできる。
そして酸化ガス循環系中の^１６Ｏと同位体^１８Ｏの組成比が安定した時点で、酸化ガス循環系中に酸素飽和試料を配置する。すると酸素飽和試料と酸化ガスとの間で酸素原子の相互拡散が生じ、酸化ガス循環系の気相では、^１８Ｏ_２ 量が徐々に減少するとともに、^１６Ｏ_２ 量及び^１６Ｏ^１８Ｏ量が徐々に増加する。すなわち^１８Ｏ_２ の分圧が徐々に低下し、^１６Ｏ_２ 及び^１６Ｏ^１８Ｏの分圧が徐々に増加する。
【００２０】
したがって、^１８Ｏ_２ ，^１６Ｏ^１８Ｏ及び^１６Ｏ_２ の少なくとも一つの濃度を連続的に測定し、そのグラフの初期の勾配から、その試料の所定温度における酸素拡散係数を算出することができる。
【００２１】
本発明の測定方法では、第１測定行程の後の酸素飽和試料について、第２測定行程をさらに行うことが望ましい。この第２測定行程では、先ず第１測定行程の後の酸素飽和試料が、所定量のＣＯを含む還元ガスが所定温度で循環する還元ガス循環系に配置される。すると、酸素飽和試料から酸素が放出され、ＣＯと反応してＣＯ_２ が生成する。ＣＯは、酸素飽和試料から放出された酸素のみと反応する。したがって、還元ガス循環系のＣＯ_２ の増加速度を測定することで、試料の所定温度における酸素放出速度を算出することができる。また生成したＣＯ_２ 量を測定することで、試料中に吸蔵されていた酸素量（ ＯＳＣ）を算出することができる。
【００２２】
ここで、第１測定行程の後の酸素飽和試料中には^１６Ｏと同位体^１８Ｏが含まれ、その組成比は第１測定行程において既知となっている。したがって、Ｃ^１６Ｏガスを用い、還元ガス循環系の少なくとも分子量が４４のＣ^１６Ｏ^１６Ｏ及び分子量が４６のＣ^１６Ｏ^１８Ｏの増加率を測定することで、所定温度において試料から放出される酸素の割合を算出することができる。これにより酸素飽和試料において吸放出できる酸素量を算出することができる。
【００２３】
また本発明の測定装置は、反応管と、酸化ガス循環系と、還元ガス循環系と、切替手段と、温度制御手段と、測定手段と、から構成される。
【００２４】
反応管は、試料が配置された状態で反応ガスが流通されるものであり、試料及び反応ガスと反応しなければよく、ガラス、鋼材など、特に制限されない。
【００２５】
酸化ガス循環系は、少なくとも同位体^１８Ｏを所定量含む酸化ガスを反応管に供給して循環させるものである。酸化ガスとしては少なくとも同位体^１８Ｏを所定量含む酸化雰囲気のガスであればよく、^１８Ｏ_２ ガス、^１８Ｏ_２ ガスと^１６Ｏ_２ ガスとの混合ガス、^１８Ｏ_２ ガスと大気との混合ガスなどを用いることができる。
【００２６】
また還元ガス循環系は、所定量のＣＯを含む還元ガスを反応管に供給して循環させるものである。還元ガスとしては、少なくともＣＯを所定量含み他の還元成分を含まない還元雰囲気のガスであればよく、ＣＯガス、ＣＯとＣＯ_２ との混合ガス、ＣＯとＮ_２との混合ガスなどを用いることができる。
【００２７】
切替手段は、反応管を流れる酸化ガス循環系と還元ガス循環系とを切り替えるものであり、バルブ、コックなど特に制限されない。また温度制御手段は、酸化ガス循環系及び還元ガス循環系の温度を所定温度に制御するものであり、各種温調装置を用いることができる。さらに測定手段は、酸化ガス循環系及び還元ガス循環系の各ガス成分の濃度をそれぞれ測定するものであり、質量分析器などを用いることができる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。
【００２９】
（実施例）
図１に本実施例に用いた測定装置を示す。この測定装置は、無端のリング状の循環ループ１と、循環ループ１内のガスを一方向へ循環させるメタルベローズポンプ２と、循環ループ１内のガス組成を分析する質量分析計３とから主として構成されている。
【００３０】
循環ループ１には、第１バルブ１０を介して３本のボンベ５０，５１，５２が連結され、ボンベ５０からは^１８Ｏ_２ ガスが、ボンベ５１からは^１６Ｏ_２ ガスが、ボンベ５２からはＣ^１６Ｏガスがそれぞれ循環ループ１に供給される。循環ループ１は第１コック１２と第２コック１３との間で、第１通路１４と第２通路１５の二つに分岐され、第２通路１５には試料セル６が配置されている。第１通路１４及び第２通路１５は、加熱炉４内に配置され、所定温度に加熱可能となっている。また循環ループ１には、第２バルブ１１を介して拡散ポンプ７とロータリーポンプ８が連結され、循環ループ１内のガスを排出して真空状態とすることができるようになっている。
【００３１】
先ず、ＣｅＯ_２粉末にＺｒ塩を含浸し大気中で焼成されてなるＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２粉末（原子比Ｃｅ：Ｚｒ＝５０：５０）にＰｔが１重量％担持された触媒粉末を試料として用意し、第２通路１５の試料セル６内に所定量充填する。次に第１コック１２と第２コック１３を操作し、ガスが第２通路１５を流れるようにする。そして加熱炉４を ５００℃に保持し、ボンベ５１から^１６Ｏ_２ ガスを循環ループ１内に供給し、メタルベローズポンプ２を駆動して循環ループ１内に^１６Ｏ_２ ガスを循環させて、圧力が１気圧となった状態で１時間保持した。循環系内の^１６Ｏ_２ ガス濃度変化を測定し、ＣｅＯ_２−ＺｒＯ_２粉末中に酸素欠陥が存在しないことを確認した。
【００３２】
その後、ロータリーポンプ８と拡散ポンプ７を用いて循環ループ１内を真空とし、 ５００℃のままさらに１時間保持した。そして加熱炉４を ４００±５℃とし、その状態で１時間程度保持した。
【００３３】
次に第１コック１２と第２コック１３を操作し、ガスが第１通路１４のみを流れるようにして試料セル６を真空状態のまま隔離し、ボンベ５０から循環ループ１内に^１８Ｏ_２ ガスを５５Ｔｏｒｒまで導入した。そしてメタルベローズポンプ２を駆動して循環ループ１内を循環させ、質量分析計３で循環ループ１内の^１６Ｏ_２ ガスと^１８Ｏ_２ ガスの濃度をモニターして、各成分の濃度が安定するまで約１０分間保持した。
【００３４】
そして第１コック１２と第２コック１３を操作し、ガスが第２通路１５を流れるようにして、循環ループ１内のガスを試料セル６に流通させながら、質量分析計３で循環ループ１内の^１６Ｏ_２ と^１８Ｏ_２ の濃度をモニターした。すると循環ループ１内のガスでは、^１８Ｏ_２ 濃度が徐々に減少するとともに、^１６Ｏ_２ 濃度が徐々に増加した。また分子量が３４の^１６Ｏ^１８Ｏの濃度も徐々に増加した。これらの濃度変化が平衡状態になるまで、２４分間測定を続けた。結果をそれぞれの分圧に換算して図２に示す。
【００３５】
すなわち試料中では同位体交換反応が起き、上記平衡状態では試料中の^１６Ｏと^１８Ｏの組成と、循環ループ１の気相中の^１６Ｏと^１８Ｏの組成とが同一となる。したがって図２のグラフから、次式（１）に従って試料の ４００℃における初期の酸素拡散係数を算出することができる。
【００３６】
【数１】

【００３７】
ここでｄＰ_３６／ｄｔとｄＰ_３４／ｄｔは、^１８Ｏ_２ と^１６Ｏ^１８Ｏの各分圧の変化量の初期勾配であり、図２のグラフから算出できる。Ｎ_Ａ はアボガドロ数、Ｐ_ｔ は全圧、Ｓは試料の ＢＥＴ表面積（ｍ^２）、Ｒは気体定数、Ｖ_Ｒ 及びＶ_Ｃ は循環ループ１の加熱部分と非加熱部分の容積、Ｔ_Ｒ とＴ_Ｃ は循環ループ１の加熱部分と非加熱部分の温度である。
【００３８】
そして試料表面からの酸素の拡散係数Ｄ_ｓ は（２）式で算出でき、試料バルク（体積）からの酸素の拡散係数Ｄ_ｂ は（３）式で算出することができる。
【００３９】
【数２】

【００４０】
【数３】

【００４１】
ここでＳ_１ は図３の曲線の初期勾配であり、Ｃ_１８は初期の^１８Ｏ濃度であり、Ｉ_０ は酸素原子の周長である。またＳ_２ は平衡状態となる直前の曲線の勾配であり、Ｎ_ｇ はガス中の全酸素原子数、ρは試料の密度、Ｓは試料の表面積である。
【００４２】
（２）式で計算された試料の ４００℃における酸素の表面拡散係数は、３３×１０^−１９ ｍ^２・ｓ^−１ であり、（３）式で計算された酸素の体積拡散係数は、５３×１０^−２３ ｍ^２・ｓ^−１ であった。また試料中の^１６Ｏと同位体^１８Ｏの組成比は、原子比で^１６Ｏ：^１８Ｏ＝８：１であった。
【００４３】
次に、ロータリーポンプ８と拡散ポンプ７を用いて循環ループ１内を真空とし、加熱炉４を ５００℃として１時間保持した。その後、第１コック１２と第２コック１３を操作し、ガスが第１通路１４のみを流れるようにして試料セル６を真空状態のまま隔離した。その後、ボンベ５２から循環ループ１内にＣ^１６Ｏガスを２０Ｔｏｒｒ導入した。そしてメタルベローズポンプ２を駆動して循環ループ１内を循環させ、質量分析計３で循環ループ１内のＣ^１６Ｏと Ｃ^１６Ｏ^１６Ｏ及びＣ^１６Ｏ^１８Ｏの各濃度をモニターして、各成分の濃度が安定するまで約１０分間保持した。
【００４４】
そして第１コック１２と第２コック１３を操作し、ガスが第２通路１５を流れるようにして、循環ループ１内のガスを試料セル６に流通させながら、質量分析計３で循環ループ１内のＣ^１６Ｏと Ｃ^１６Ｏ^１６Ｏ及びＣ^１６Ｏ^１８Ｏの各濃度をモニターした。
【００４５】
時間の経過とともにＣ^１６Ｏが徐々に減少し、Ｃ^１６Ｏ^１６Ｏ及びＣ^１６Ｏ^１８Ｏが徐々に増加するので、各成分の濃度が平衡状態になるまで約４０分間モニターを続けた。結果をそれぞれの分圧に換算して図３に示す。
【００４６】
すなわち試料からは酸素の放出が生じ、放出された酸素はＣＯと反応してＣＯ_２ が生成する。したがってＣＯ_２ の生成速度から酸素放出速度を算出することができ、ＣＯ_２ の生成量から放出された酸素量、すなわち酸素貯蔵量（ ＯＳＣ）を算出できる。また生成したＣＯ_２ のうち、Ｃ^１６Ｏ^１６Ｏ及びＣ^１６Ｏ^１８Ｏの比率を算出し、吸蔵されていた^１６Ｏと同位体^１８Ｏの組成比と比較することで、 ４００℃で吸蔵された酸素のうち放出された酸素の比率を算出することができる。
【００４７】
ＣＯ_２ の生成速度から算出された酸素放出速度は、 ６．０×１０^−７ ｍｏｌ／ｍｉｎ．であった。またＣＯ_２ の生成量から算出された ＯＳＣは ３５０×１０^−６ｍｏｌ−Ｏ／ｇであった。さらに ４００℃で交換反応を行った後の試料から放出された^１８Ｏの比率は１２．５％であった。
【００４８】
（比較例）
実施例と同様の装置を用い、実施例と同様の試料を第２通路１５の試料セル６内に所定量充填する。次に第１コック１２と第２コック１３を操作し、ガスが第２通路１５を流れるようにする。そして加熱炉４を ５００℃に保持し、水素ガスを循環ループ１内に供給し、メタルベローズポンプ２を駆動して循環ループ１内に水素ガスを循環させて、圧力が１気圧となった状態で２０分間保持した。
【００４９】
この状態では、試料中に吸蔵されている酸素はほとんどゼロとなり、酸素欠陥が十分に存在している。
【００５０】
その後、ロータリーポンプ８と拡散ポンプ７を用いて循環ループ１内を真空とし、 ５００℃のままさらに１時間保持した。そして加熱炉４を ４００±５℃とし、その状態で１時間程度保持した。
【００５１】
次に第１コック１２と第２コック１３を操作し、ガスが第１通路１４を流れるようにして試料セル６を真空状態のまま隔離し、循環ループ１内に大気を導入した後、ボンベ５０から循環ループ１内に^１８Ｏ_２ ガスを５５Ｔｏｒｒまで導入した。そしてメタルベローズポンプ２を駆動して循環ループ１内を循環させ、質量分析計３で循環ループ１内の^１６Ｏ_２ ガスと^１８Ｏ_２ ガスの濃度をモニターして、各成分の濃度が安定するまで約１０分間保持した。
【００５２】
そして第１コック１２と第２コック１３を操作し、ガスが第２通路１５を流れるようにして、循環ループ１内のガスを試料セル６に流通させながら、質量分析計３で循環ループ１内の^１６Ｏ_２ ガスと^１８Ｏ_２ ガスの濃度をモニターした。すると循環ループ１内のガスでは、^１８Ｏ_２ 濃度及び^１６Ｏ_２ 濃度が徐々に減少した。
【００５３】
すなわち比較例では、試料中で酸素吸蔵反応と交換反応が同時に起きているので、その温度における酸素吸蔵量は算出できるものの、酸素拡散係数と酸素吸放出速度を正確に算出することは困難である。
【００５４】
【発明の効果】
すなわち本発明の酸素吸放出能の測定方法及び測定装置によれば、酸素吸放出材の酸素吸放出速度と、酸素吸放出量（ ＯＳＣ）の二つの物理量をそれぞれ独立して測定でき、酸素吸放出能を絶対的に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の酸素吸放出能の測定装置を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施例における各成分の分圧の経時変化を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例における各成分の分圧の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１：循環ループ ２：メタルベローズポンプ ３：質量分析計
４：加熱炉 ６：試料セル ７：拡散ポンプ
８：ロータリーポンプ １４：第１通路 １５：第２通路

Claims (3)

1. 酸素吸放出能を有する試料に^１６Ｏを十分に吸収させ飽和させて酸素飽和試料とする飽和行程と、
   少なくとも同位体^１８Ｏを所定量含む酸化ガスが所定温度で循環する酸化ガス循環系に該酸素飽和試料を配置し、該酸化ガス循環系中の^１６Ｏ及び同位体^１８Ｏの少なくとも一方の濃度変化を測定して酸素拡散係数を算出する第１測定行程と、よりなることを特徴とする酸素吸放出能の測定方法。
2. 前記第１測定行程の後の該酸素飽和試料を所定量のＣＯを含む還元ガスが所定温度で循環する還元ガス循環系に配置し、該還元ガス循環系のＣＯ_２ の増加速度を測定して酸素放出速度を算出するとともに、生成したＣＯ_２ 量を測定して吸放出できる酸素量を算出する第２測定行程と、をさらに行う請求項１に記載の酸素吸放出能の測定方法。
3. 酸素吸放出能を有する試料が配置された状態で反応ガスが流通される反応管と、
   少なくとも同位体^１８Ｏを所定量含む酸化ガスを該反応管に供給して循環させる酸化ガス循環系と、
   所定量のＣＯを含む還元ガスを該反応管に供給して循環させる還元ガス循環系と、
   該反応管を流れる該酸化ガス循環系と該還元ガス循環系とを切り替える切替手段と、
   該酸化ガス循環系及び該還元ガス循環系の温度を所定温度に制御する温度制御手段と、
   該酸化ガス循環系及び該還元ガス循環系の各ガス成分の濃度をそれぞれ測定する測定手段と、からなることを特徴とする酸素吸放出能の測定装置。

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