JPWO2015030184A1 - 分散質分析方法、及び分散質分析装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第1分散質とは異なる第2分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第1分散質の体積磁化率と、前記第1分散質の体積と、前記第2分散質の体積磁化率と、前記第2分散質の体積と、前記第2分散質に含まれる表面物質が占める体積と、前記表面物質の体積磁化率との関係に基づいて、前記表面物質が占める体積を取得する工程と
を包含してもよい。
前記第1分散質の体積磁化率を取得する工程は、
第1分散媒に磁場が生成されている期間に、前記第1分散媒中における前記第1分散質の動きを測定する工程と、
前記第1分散質の動きの測定結果から、前記第1分散質の磁気泳動速度を取得する工程と、
前記第1分散質の磁気泳動速度から、前記第1分散質の体積磁化率を取得する工程と
を包含し、
前記第2分散質の体積磁化率を取得する工程は、
第2分散媒に磁場が生成されている期間に、前記第2分散媒中における前記第2分散質の動きを測定する工程と、
前記第2分散質の動きの測定結果から、前記第2分散質の磁気泳動速度を取得する工程と、
前記第2分散質の磁気泳動速度から、前記第2分散質の体積磁化率を取得する工程と
を包含してもよい。
前記表面物質が占める体積を、前記表面物質を構成する表面分子の分子長で割ることで、前記第1分散質の表面積を取得する工程と、
前記第1分散質の体積磁化率と、前記第1分散質の本体部分の体積磁化率と、前記第1分散媒の体積磁化率との関係に基づいて、前記第1分散質の空隙率を取得する工程と、
前記空隙率と、前記第1分散質の空隙部分の体積と、前記第1分散質の体積との関係に基づいて、前記第1分散質の空隙部分の体積を取得する工程と、
前記第1分散質の空隙部分の体積と前記第1分散質の表面積との比に基づいて、前記第1分散質に形成されている各細孔の直径の平均値を取得する工程と
をさらに包含してもよい。
前記表面物質が占める体積と、前記表面物質を構成する表面分子の密度と、前記表面分子の分子量と、アボガドロ定数とに基づいて、前記表面分子の個数を取得する工程と、
前記表面分子の個数と前記表面分子の断面積とに基づいて、前記表面分子が占める面積を取得して、前記第1分散質の表面積に対して前記表面分子が占める面積の割合を取得する工程と
をさらに包含してもよい。
演算部を備え、
前記演算部が、
第1分散質の体積磁化率を取得し、
前記第1分散質とは異なる第2分散質の体積磁化率を取得し、
前記第1分散質の体積磁化率と、前記第1分散質の体積と、前記第2分散質の体積磁化率と、前記第2分散質の体積と、前記第2分散質に含まれる表面物質が占める体積と、前記表面物質の体積磁化率との関係に基づいて、前記表面物質が占める体積を取得してもよい。
磁場を生成する磁場生成部と、
前記磁場生成部によって分散媒に磁場が生成されている期間に、前記分散媒中の分散質の動きを測定する分散質測定部と
を更に備え、
前記分散質測定部が、前記第1分散質の動きと、前記第2分散質の動きとを測定し、
前記演算部が、
前記第1分散質の動きの測定結果から、前記第1分散質の磁気泳動速度を取得し、
前記第1分散質の磁気泳動速度から、前記第1分散質の体積磁化率を取得し、
前記第2分散質の動きの測定結果から、前記第2分散質の磁気泳動速度を取得し、
前記第2分散質の磁気泳動速度から、前記第2分散質の体積磁化率を取得してもよい。
図1は、本実施形態の分散質分析装置10の模式図である。分散質分析装置10は、磁場生成部20と、分散質測定部30と、演算部40とを備える。磁場生成部20の近傍には分散媒fに分散質pが分散された分散系Dが配置されている。分散系Dは、例えば、管状部材に入れられている。磁場生成部20によって分散系Dに磁場が生成される場合、分散質pは所定の方向に移動する。このような現象は磁気泳動とも呼ばれる。磁場生成部20は、超電導磁石、磁気回路、又は永久磁石などを含む。
演算部40は、分散質pの表面を覆う表面物質が占める体積を取得するために、第1分散質及び第2分散質の体積磁化率を取得する。第2分散質は、第1分散質(分散質p)の表面が表面物質で覆われたものに対応する。したがって、第1分散質の表面は、第2分散質に含まれる表面物質によって覆われていない。
図4を参照して説明するように、演算部40は、表面物質sが占める体積Vsを取得した後、第1分散質p1の表面積を取得する。第1分散質p1の表面積は、表面物質sを構成する分子が最密充填構造を取って第1分散質p1の表面全面に単層膜を形成するものと仮定して求める。
図5、及び図6を参照して説明するように、第1分散質p1(分散質p)が多孔質の場合、演算部40は、第1分散質p1に形成されている各細孔の直径の平均値(細孔径)を取得することもできる。
図7を参照して説明するように、演算部40は、さらに、第1分散質p1に形成されている各細孔の深さの平均値を取得することもできる。各細孔の深さの平均値が取得される場合、演算部40は、第1分散質p1の空隙部分の体積Vporeと、表面物質sが占める体積Vsと、細孔径(各細孔の直径の平均値)と、表面分子smの分子長t1との関係に基づいて、各細孔の深さの平均値(細孔深さ)を取得する。
Vs/Vpore=(α1−α2)/α1
演算部40は、さらに、各細孔の体積の平均値を取得することもできる。ここでは前述したように、各細孔31の形状が同形の円筒形状であると仮定している。つまり、本実施形態において各細孔の体積の平均値(細孔体積)は、円筒形状の同形の細孔31が分散質pに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。各細孔の体積の平均値が取得される場合、演算部40は、細孔31の体積(円筒の容積)αを求める式を用い、細孔径(各細孔の直径の平均値)と、細孔深さ(各細孔の深さの平均値)hとに基づいて、各細孔の体積の平均値(細孔体積)を取得する。
演算部40は、さらに、第1分散質p1に形成されている細孔の個数を取得することができる。細孔の個数が取得される場合、演算部40は、第1分散質p1の空隙部分の体積Vporeを細孔体積(各細孔の体積の平均値)で割ることにより、細孔の個数(細孔数)を取得する。したがって、本実施形態において細孔の個数(細孔数)は、円筒形状の同形の細孔31が分散質pに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
演算部40は、さらに、修飾分子mの表面被覆率を取得することができる。修飾分子mの表面被覆率の取得に先立ち、演算部40は、修飾分子mが占める体積Vmを取得する。
図11(a)、及び図11(b)は、本実施形態の分散質分析方法を説明するための模式図である。図11(a)、及び図11(b)を参照して、分散質pの体積磁化率χpの測定方法について説明する。
分散質pの表面積の測定のために、上述したように、分散質pである第1分散質p1の他に、分散質pの表面が表面物質sで覆われた第2分散質p2が用意される。第2分散質p2は、例えば、分散質pの表面に界面活性剤を吸着させることにより得ることができる。
χp2×Vp2=χd2×Vd2+χs×Vs+χpore2×Vpore2・・・(2)
χp1×Vp1=χd1×Vd1+χpore1×Vpore1・・・(3)
χp2×Vp2−χp1×Vp1=χs×Vs・・・(4)
分散質pが多孔質の場合、分散質pには分散媒fの充填された空隙部分があり、分散質pは、本体部分(実質部分)と、空隙部分とに分けられる。この場合、分散質pの空隙率は、以下の式(5)で表される。
空隙率=Vpore/Vp=Vpore/(Vd+Vpore)・・・(5)
Vp=Vd+Vpore・・・(6)
χpVp=χdVd+χporeVpore・・・(7)
空隙率=Vpore/(Vd+Vpore)=Vpore/Vp=(χp−χd)/(χpore-χd)・・・(8)
空隙率=(χp−χd)/(χf-χd)・・・(9)
上記の式(5)によれば、空隙率が測定されることにより、分散質pの空隙部分の体積Vporeを求めることができる。即ち、体積Vporeは、以下の式(10)で表される。
Vpore=空隙率×Vp・・・(10)
分散質pの表面積、及び分散質pの空隙部分の体積Vporeが測定されることにより、分散質pに形成されている各細孔の直径の平均値(細孔径)を求めることができる。上述したように、各細孔の直径の平均値は、円筒形状の同形の細孔が分散質pに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
α=πsr2h・・・(11)
β=2πsrh・・・(12)
β/α=2/sr・・・(13)
β/α=2/sr=分散質pの表面積/Vpore・・・(14)
sr=2(Vpore/分散質pの表面積)・・・(15)
円筒形状の同形の細孔が分散質pに均一に分散して存在しているものと仮定されて、分散質pに形成されている各細孔の深さの平均値が取得される。つまり、各細孔の深さの平均値(細孔深さ)は、上述したように、円筒形状の同形の細孔が分散質pに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
α1=πsr2h・・・(16)
α2=π(sr−t1)2(h−t1)・・・(17)
α3=α1−α2・・・(18)
α3/α1=(α1−α2)/α1・・・(19)
Vs/Vpore=(α1−α2)/α1・・・(20)
A=(α1−α2)/α1・・・(21)
円筒形状の同形の細孔が分散質pに均一に分散して存在しているものと仮定されて、分散質pに形成されている各細孔の体積の平均値が取得される。つまり、各細孔の体積の平均値(細孔体積)は、上述したように、円筒形状の同形の細孔が分散質pに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
分散質pの空隙部分の体積Vporeを、細孔体積(各細孔の体積の平均値)で割ることにより、細孔の個数を求めることができる。よって、細孔体積が取得されることにより、演算部40は、細孔の個数(細孔数)を取得できる。上述したように、本実施形態において細孔の個数(細孔数)は、円筒形状の同形の細孔が分散質pに均一に分散して存在しているものと仮定して取得される値を示す。
分散質pの表面が修飾分子mで修飾されている場合、本実施形態の分散質分析装置10は、分散質pの表面を修飾している修飾分子mが占める割合(修飾分子の表面被覆率)を取得できる。修飾分子mの表面被覆率の取得に先立ち、演算部40は、修飾分子mが占める体積Vmを取得する。
χpa×Vpa=χda×Vda+χm×Vm+χporea×Vporea・・・(24)
χpb×Vpb=χdb×Vdb+χporeb×Vporeb・・・(25)
χpa×Vpa−χpb×Vpb=χm×Vm・・・(26)
n=Vm×dm×(1/M.W)×Na・・・(27)
表面被覆率=n×Sm×(1/Sb)×100・・・(28)
20 磁場生成部
30 分散質測定部
31 細孔
32 拡大部
34 撮像部
40 演算部
50 光源
p 分散質
f 分散媒
D 分散系
C セル
s 表面物質
sm 表面分子
m 修飾分子
Claims (12)
- 第1分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第1分散質とは異なる第2分散質の体積磁化率を取得する工程と、
前記第1分散質の体積磁化率と、前記第1分散質の体積と、前記第2分散質の体積磁化率と、前記第2分散質の体積と、前記第2分散質に含まれる表面物質が占める体積と、前記表面物質の体積磁化率との関係に基づいて、前記表面物質が占める体積を取得する工程と
を包含する、分散質分析方法。 - 前記第1分散質の体積磁化率を取得する工程は、
第1分散媒に磁場が生成されている期間に、前記第1分散媒中における前記第1分散質の動きを測定する工程と、
前記第1分散質の動きの測定結果から、前記第1分散質の磁気泳動速度を取得する工程と、
前記第1分散質の磁気泳動速度から、前記第1分散質の体積磁化率を取得する工程と
を包含し、
前記第2分散質の体積磁化率を取得する工程は、
第2分散媒に磁場が生成されている期間に、前記第2分散媒中における前記第2分散質の動きを測定する工程と、
前記第2分散質の動きの測定結果から、前記第2分散質の磁気泳動速度を取得する工程と、
前記第2分散質の磁気泳動速度から、前記第2分散質の体積磁化率を取得する工程と
を包含する、請求項1に記載の分散質分析方法。 - 前記表面物質が占める体積を、前記表面物質を構成する表面分子の分子長で割ることで、前記第1分散質の表面積を取得する工程をさらに包含する、請求項1又は2に記載の分散質分析方法。
- 前記表面物質が占める体積を、前記表面物質を構成する表面分子の分子長で割ることで、前記第1分散質の表面積を取得する工程と、
前記第1分散質の体積磁化率と、前記第1分散質の本体部分の体積磁化率と、前記第1分散媒の体積磁化率との関係に基づいて、前記第1分散質の空隙率を取得する工程と、
前記空隙率と、前記第1分散質の空隙部分の体積と、前記第1分散質の体積との関係に基づいて、前記第1分散質の空隙部分の体積を取得する工程と、
前記第1分散質の空隙部分の体積と前記第1分散質の表面積との比に基づいて、前記第1分散質に形成されている各細孔の直径の平均値を取得する工程と
をさらに包含する、請求項2に記載の分散質分析方法。 - 前記第1分散質の空隙部分の体積と、前記表面物質が占める体積と、前記各細孔の直径の平均値と、前記表面分子の分子長との関係に基づいて、前記各細孔の深さの平均値を取得する工程をさらに包含する、請求項4に記載の分散質分析方法。
- 前記各細孔の直径の平均値と、前記各細孔の深さの平均値とに基づいて、前記各細孔の体積の平均値を取得する工程をさらに包含する、請求項5に記載の分散質分析方法。
- 前記第1分散質の空隙部分の体積と、前記各細孔の体積の平均値とに基づいて、前記第1分散質に形成されている細孔の個数を取得する工程をさらに包含する、請求項6に記載の分散質分析方法。
- 前記表面物質が占める体積と、前記表面物質を構成する表面分子の密度と、前記表面分子の分子量と、アボガドロ定数とに基づいて、前記表面分子の個数を取得する工程と、
前記表面分子の個数と前記表面分子の断面積とに基づいて、前記表面分子が占める面積を取得して、前記第1分散質の表面積に対して前記表面分子が占める面積の割合を取得する工程と
をさらに包含する、請求項3に記載の分散質分析方法。 - 前記第2分散質は、前記第1分散質と前記第1分散質の表面を覆う前記表面物質とを含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の分散質分析方法。
- 演算部を備え、
前記演算部が、
第1分散質の体積磁化率を取得し、
前記第1分散質とは異なる第2分散質の体積磁化率を取得し、
前記第1分散質の体積磁化率と、前記第1分散質の体積と、前記第2分散質の体積磁化率と、前記第2分散質の体積と、前記第2分散質に含まれる表面物質が占める体積と、前記表面物質の体積磁化率との関係に基づいて、前記表面物質が占める体積を取得する、分散質分析装置。 - 磁場を生成する磁場生成部と、
前記磁場生成部によって分散媒に磁場が生成されている期間に、前記分散媒中の分散質の動きを測定する分散質測定部と
を更に備え、
前記分散質測定部が、前記第1分散質の動きと、前記第2分散質の動きとを測定し、
前記演算部が、
前記第1分散質の動きの測定結果から、前記第1分散質の磁気泳動速度を取得し、
前記第1分散質の磁気泳動速度から、前記第1分散質の体積磁化率を取得し、
前記第2分散質の動きの測定結果から、前記第2分散質の磁気泳動速度を取得し、
前記第2分散質の磁気泳動速度から、前記第2分散質の体積磁化率を取得する、請求項10に記載の分散質分析装置。 - 前記第2分散質は、前記第1分散質と前記第1分散質の表面を覆う前記表面物質とを含む、請求項10又は11に記載の分散質分析方法。
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