フリードマン分析

フリードマン解析とは、変換度αに対する活性化エネルギーE(α)の依存関係を算出する、モデルに依存しない(等変換度)反応速度解析法である

モデルフリー法の制約からこのモデルフリー法が有効かどうか、適用可能かどうかを常にチェックする必要がある。

フリードマン解析は微分モデルフリー法のグループに属し、まず主運動方程式(1)から微分を求め、それから対数をとらなければならない。

フリードマン分析には微分、そして対数:

異なる温度条件下で行われた実験から、同じ変換度を持つ点(等変換点)を取り出した場合、ln[A(α)f(α)]の値はそれらすべてにおいて同じとなり、式(2)は次の直線となる。

y=b+ax (3)

ここで:

  • y=ln(dα/dt)
  • b = ln[A(α)f(α)]
  • a=E/R
  • x=-1/T

フリードマンプロット y(x) は、異なるα値に対する一連の直線として表され、既知(または仮定)のf(α) に対して、各αにおける活性化エネルギーは傾きから、前指数は切片から求めることができる。

この手法の長所と短所、および他の手法との比較表。

La(OH)の分解

図1 実験データ。
図2:さまざまな変換値αに対応する直線が描かれたフリードマンプロット。
図3 フリードマンの活性化エネルギー E(α)。
図4 フリードマンの前指数A(α)(1次反応の仮定の場合)。
図5 フリードマンの依存性 E(α) および A(α) について、実験結果(記号)とシミュレーション結果(実線)を比較した図。

フリードマン法で曲線をシミュレートし、実験と比較することは常に必要です。この比較は、フリードマン法が現在の反応の分析に適しているかどうかをチェックするのに役立ちます。

Kinetics Neo

この手法は Kinetics Neo ソフトウェアにおいてモデルフリー法として用いられる フリードマン .

参考

Friedman, H.L. (1964), 熱重量分析による炭化物を形成するプラスチックの熱分解反応速度論。フェノール系プラスチックへの応用。Journal of Polymer Science Part C: Polymer Symposia6(1), 183–195.https://doi.org/10.1002/polc.5070060121

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