合成フッ素雲母系イオン交換体の交換反応特性の交換イオン局所構造解析による解明

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07750922
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 阪根 英人 山梨大学, 工学部, 助手 (50252010)
• Keywords: フッ素雲母 / イオン記憶イオン交換体 / 局所構造 / X線吸収微細構造 / 粉末X線回折

Research Abstract

ナトリウム形合成フッ素四ケイ素雲母はすぐれたイオン記憶特性を持つ無機イオン交換体である。合成フッ素雲母のうち、ナトリウム形テニオライトNaMg_2LiSi_4O_<10>F_2・2H_2OはK^+、Rb^+、Cs^+、ならびにNH_4^++4E3に、ナトリウム形ヘクトライトNa_<1/3>Mg_<8/3>Li_<1/3>Si_4O_<10>F_2・2H_2OはRb^+やCs^+に対して特に高いイオン記憶特性を示すことが知られている。この2種類のフッ素雲母の高い選択性と交換特性の違いを構造的観点から検討するため、X線吸収微細構造と粉末X線回折を用いた。交換イオンにはX線吸収スペクトルの測定が容易なRb^+を選んだ。
1.Rb^+と層間Na^+がイオン交換したヘクトライトの粉末X線回折には、交換率が低い試料ではルビジウム形2水相のピークが現われた。このピークは交換量が増大するにつれ小さくなっていき、かわって、1水層形のピークが大きくなっていった。さらに交換量が増えるにしたがいルビジウム形の無水層のピークが現われて来た。これらのことより、ナトリウム形ヘクトライトではイオン交換反応が可能な層間イオンは水和層中にあるものだけであり、無水層中の残留Na^+は交換できないことがわかった。これはナトリウム形テニオライトとほぼ同様であるが、テニオライトの低交換率のときにはナトリウム形の水和層が見られるという違いがある。
2.Rb^+とイオン交換させたテニオライトやヘクトライトのX線吸収スペクトルを高エネルギー物理学研究所放射光実験施設において測定した。そのX線吸収微細構造の解析結果より、テニオライトとRb^+を交換反応させたものは低交換率のときから最大交換率にいたるまで、交換イオンは水和しない形で層間に入っていることが明らかになった。一方ヘクトライトは、低交換率のときはテニオライトと同様に水和しない形で入っているRbしか見られなかったが、高交換率になるにつれ水和Rb^+と同じ距離に酸素が見られるようになった。このことについてはさらに解析を行う必要がある。
3.粉末X線回折のパターンを解析するためのRietveld解析プログラムRietanの使用法の検討を行った。