フルオロ酸層状化合物を前駆体とした機能性電子材料の創製

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650860
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 萩原 理加 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (30237911)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 琢也 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (60296754) ; 野平 俊之 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (00303876)
• Keywords: グラファイト / 層状化合物 / 層間化合物 / フッ素 / フッ化物

Research Abstract

フルオロ酸層状化合物である酸性フッ化グラファイトを、グラファイトと単体フッ素ガスおよびフッ化水素の反応により合成し、本年度は特に熱的挙動について検討を行った。フッ素ガス雰囲気中では、200℃から300℃の加熱で試料の重量変化は観測されないが、層内でフッ素原子の再配列が起こり、半イオン結合型の相とグラファイト相とに不均化することがX線回折測定により確認された。350℃以上で試料は雰囲気のフッ素ガスと反応し、共有結合型の(CF)nが生成する。一方、真空中の加熱処理では、電気伝導度の高いイオン結合型の相は100℃から300℃の温度で消滅することが確認された。この際、試料の重量がわずかに減少するが、これはフッ化水素の放出による可能性が高い。350℃以上では半イオン結合型の相も分解してグラファイト状炭素が残る。この際に発生するガスの組成比は、F/Cの値がほぼ2であることが、試料の重量変化および元素分析結果により示唆された。分解ガスは数段階にわたる後続反応を伴っている可能性が高く、次年度でより詳細な検討を行う予定である。
酸性フッ化グラファイトとフルオロ塩基の反応についてはHF中にフッ化カリウムを溶解させ、塩基度を上げた場合、グラファイトの表層にのみ、半イオン結合型のフッ化グラファイトが生成し、バルクまでの反応が進行しないことがわかった。これに対し、液体アンモニアを酸フッ化グラファイトに作用させると層間にフッ化水素あるいは重フッ化水素イオンが排除され、単一相の第1および第2ステージ化合物が得られた。この方法は、層間のフッ素濃度を制御して、均一な物質を合成するのに有力と思われ、引き続き次年度でも検討していく予定である。