京大、120年来の謎だった水の界面で起こる「フェントン反応」の機構を解明

を作り、その垂直方向から過酸化水素ガス(H2O2)またはオゾンガス(O3)を吹き付ける。鉄イオンとこれらの反応性ガスの反応によって、気液界面部分に生成する中間体・生成物を瞬時に質量分析法で検出するというわけだ(画像3)。

今回の実験手法には、ほかの手法にはない以下の3点の特徴があるという。

水の界面に生成する化合物を選択的に検出できること
非常に短いタイムスケール(1万分の5秒以下)で生成する中間体・生成物を検出できること
高感度なために低濃度(1000万分の1モル濃度程度まで)の化合物を直接検出できること

としている。

その結果、Fe(II)と過酸化水素またはオゾンの反応は、水中での同様の反応と比べて約1000～1万倍速く進むことが判明。またこれらの反応によって瞬時に生成する四価鉄Fe(IV)=O中間体と三価鉄Fe(III)を直接検出することにも成功した(画像4～6)。また塩化鉄(II)を含むマイクロジェットに・OHラジカルの捕捉剤である「tert-ブチルアルコール」を大過剰[塩化鉄(II)の100倍の濃度]加えても、これらの生成物は消失しないことも確認されている。これは、同実験条件下では・OHラジカルは生成していないことを意味するという。