研究の背景 緒言 オゾンの効果 ①除菌 ②脱臭 ③脱色 食品衛生 室内空間を快適にする 水を透明にする 利用した製品は多数ある

研究の背景

しかし、オゾンの反応はラジカル反応で簡単に説明出来ない。 オゾンは不安定な物質で速やかに分解する。 利用の問題点 そのメカニズムは「オゾンの酸化力」 で片づけられている。 しかし、オゾンの反応はラジカル反応で簡単に説明出来ない。 オゾンは不安定な物質で速やかに分解する。 正確な濃度測定をしづらい。

濃度測定の必要性 オゾンの反応を知ることは オゾン濃度を正確に知る一助となる。

対比しながらそのオゾン濃度の測定メカニズムを考察する。 研究の目的 ①　一般に販売されているオゾンモニター （DPD法）の測定 ②　サイクリックボルタンメトリ 対比しながらそのオゾン濃度の測定メカニズムを考察する。

ジエチルパラフェニレンジアミン（DPD）の発色を測定する。 研究の手段 オゾン濃度測定DPD法とは　 ジエチルパラフェニレンジアミン（DPD）の発色を測定する。

研究の成果 オゾンから過酸化水素ができる 金属イオンが存在すると過酸化水素が生じない 過酸化水素はCV１サイクルで２度合成分解がおきる。 過酸化水素の濃度とオゾンの濃度は比例する

研究の手段 サイクリックボルタンメトリとは B 8 6 C 4 A 2 Current/μAmps -2 D -4 F -6 -8 E -2 D -4 F -6 -8 E -10 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 Potential/V

研究の背景 ① 0.1M HClO4 in EtOH ② 50mM LiCO4l in MeCN ③ 50mM LiClO4 ④ 50mM H2SO4 in MeCN

実験設備 方法

過酸化水素の影響 実験１ 過塩素酸リチウムオゾンにオゾンを注入すると１V付近から急峻な酸化波が観測された。 これは、過酸化水素の酸化波出はないかと推測し、過酸化水素添加のCVについて検証した。 添加量は右表の通り 溶液２０ｍｌ mg/ml c H2O2 1 ml 0.048 d 2 0.091 e 4 0.167 f 5 0.200 g 7 0.259 h 9 0.310

過塩素酸リチウム中の過酸化水素の濃度とCV波形 過酸化水素の影響 実験１ b g c d e f h 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 1.4 電位（V） 4 ２ ６ 電流密度　(mA･-cm2) ８ ｰ２ 除酸素 H2O2 =＋1ml H2O2 =＋１ml H2O2 =＋2ml 過塩素酸リチウム中の過酸化水素の濃度とCV波形

実験１のピークをプロットしたのが次表です。 線形ではないが、過酸化水素の濃度に比して 　ピーク値も増加している。 （実験２） 次にオゾン注入時間を変えたときのピークの変化を比較した。 （実験３） オゾン注入と過酸化水素添加によるCVの比較をした。

過酸化水素の影響 実験１

過塩素酸化リチウムと オゾンの反応 実験２ 除酸素 オゾン注入５分 オゾン注入＋１０分 0.5 1.0 電位（V）

オゾン注入と過酸化水素添加の比較 実験３ 0.5 電流密度（mA・-cm2） 1.0 電位（V） E(Ag/AgCl):-0.196v 0.5 1.0 電位（V） 2H(+) + 2e H2: E(Ag/AgCl):-0.196v HO2 + H(+) + e  H2O2:144v H2O2 + H(+) + e HO + H2O:1.14v O2+2H+ +2eH2O2:0.695v オゾン注入１５分 過酸化水素添加 電流密度（mA・-cm2）

水素イオンの確認 実験４ リチウムイオンと水素イオンでは約０．５V 付近で酸化還元波に違いがあった。 　付近で酸化還元波に違いがあった。 　リチウムイオンの時はでないが、水素イオンの時に発生する。

水素イオンの確認 実験４ H2SO4 in MeCN 5 10 電位（V） 過塩素酸 電流密度

水素イオンの確認 実験４ 過塩素酸 過塩素酸リチウム in 炭酸プロピレン 過塩素酸リチウム in アセトニトリル 0.0 0.4 0.6 0.8 電位（V)

水素イオンの確認 実験５ LiClO4 in 炭酸プロピレン 電流密度 除酸素 ３０分 オゾン注入30分 （第３サイクル） 0.5 1.0 0.5 1.0 電位（V） オゾン注入30分 （第３サイクル） 除酸素　３０分 電流密度

過塩素酸リチウムにオゾンを注入していくとこの酸化還元波が現れる。 この事より、オゾンによりリチウムイオンが還元して、析出し、後に水素イオンが残った。

過塩素酸化リチウムとオゾンの反応 実験６ LiClO4 in MeCN 電流密度 除酸素３０分 オゾン注入５分 （第３サイクル） 1.0 電位（V） 0.5 1.0 除酸素３０分 電流密度

酸素注入の影響を調べた。 LOからHIに折り返した　０Ｖ以下でオゾン注入の波形と重なった。

酸素とオゾンの比較 実験７ 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電位（V） 電流密度 (mA･-cm2) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電位（V） 電流密度　(mA･-cm2) 純酸素（99%酸素）のCV オゾン（純酸素から作成）のＣＶ 0.96

オゾンの検証 実験８ 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電位（V） 電流密度 (mA･-cm2) （ⅱ）純オゾン注入５分 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電位（V） 電流密度　(mA･-cm2) （ⅱ）純オゾン注入５分 掃引範囲：-0.6V～+1.35V （ⅰ）純オゾン注入５分 掃引範囲：-0.0V～+1.35V 0.96 （ⅲ）純オゾン注入１５分 A Ｂ Ｃ Ｆ F’ Ｄ Ｄ’ Ｅ’ Ｅ 0.67

オゾン分解 0.67Ｖ 還元波Ⅲ 還元波Ⅳ 酸素・水素の酸化波 酸化波Ⅵ 酸化波Ⅴ

過酸化水素の 酸化還元電位 H2O2  O2 + 2 H + + 2 e 0.695 1.14 1.44 1.763 酸化 還元 HO + H2O　  H2O2 + H + e + e H2O2　　　 　  HO2 + H + + e 　2 H2O 　  H2O2 + 2 H + +e 2 e Ｆ、Ｆ‘

過渡波の減衰 実験９ 0.5 1.0 電位（V） １回目 ２回目 定常波 電流密度（mA・-cm2

過渡波の減衰 実験１０ 0.5 1回目 2回目 定常波 1.0 電位（V） E(Ag/AgCl):-0.196v 0.5 1.0 電位（V） 2H(+) + 2e H2: E(Ag/AgCl):-0.196v H2O2 + 2H(+) + 2e  2H2O:1.763v HO2 + H(+) + e  H2O2:144v O3 + H2O +2e  O2 +2OH(1-)(-):1.246v O2+4H+ +4e⇔2H2O:1.229v H2O2 + H(+) + e HO + H2O:1.14v O2+2H+ +2eH2O2:0.695v O2(-)+H2O+3e4OH(1-)(-):0.645v O2+H2O+ 4e4OH(1-)(-):0.401v 1回目 2回目 定常波

定常波の比較 実験１１ 0.5 電流密度（mA・-cm2） 1.0 電位（V） E(Ag/AgCl):-0.196v 過酸化水素添加 0.5 1.0 電位（V） 2H(+) + 2e H2: E(Ag/AgCl):-0.196v HO2 + H(+) + e  H2O2:144v H2O2 + H(+) + e HO + H2O:1.14v O2+2H+ +2eH2O2:0.695v 除酸素３０分 過酸化水素添加 電流密度（mA・-cm2）