マグネタイト複合及びセル構造粒子の作製とその磁性体/メタノール合成触媒への適用

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650692
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 徳満 和人 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20180143)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤元 薫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30011026)
• Keywords: マグネタイト / 鉄酸化物 / ナノ粒子 / 複合粒子 / 磁性体 / 触媒

Research Abstract

本年度は、約60ナノメートルのマグネタイトと20ナノメートルのα-鉄がラメラー状に積層した複合粒子およびセル構造粒子を作製し、その組織/構造と磁性を検討した。
(1)単相ウスタイトの作製;
純鉄粉とマグネタイト粉をメカニカルアロイングしたのち900℃で熱処理してウスタイト単相化し、その後空冷することによって、ウスタイト単相の粉体を得た。結晶構造の大きな違いから、空冷程度でもウスタイト単相が凍結されることが判った。また、その結晶構造と磁性を、X線回折と磁化測定、メスバウアー分光によって検討した。
(2)ウスタイトの分解による鉄/マグネタイト複合粒子の作製;
上記ウスタイト粒子を低温で熱処理することによって、(FeO→Fe+Fe_3O_4)な反応によって、鉄とマグネタイトからなる複合粒子を作製した。電子顕微鏡による組織観察から、この粒子は、ミクロンレベルの粒子自体がさらにラメラー状の約60ナノメートルのマグネタイトと20ナノメートルのα-鉄からなる粒子であること判った。磁化測定とメスバウアー分光の測定をおこなったが、期待していた超常磁性は認められなかった。
(3)鉄成分のエッチングによるセル構造マグネタイト粒子の作製;
上記複合粒子を、硝酸アルコールを用いて鉄成分を選択的にエッチング除去して、マグネタイトのセル構造粒子を得ることができた。
(4)バルク磁性体と触媒への展開;
上記結果から、(鉄+マグネタイト)の熱処理によって、(1)バルクウスタイト、(2)バルク複合体、(3)バルクセル構造体が得られることがわかった。

Research Products

• [Publications] K.Tokumitsu and T.Nasu: "Preparation of Lamellar-Structured α-Fe/Fe_3O_4 Complex Particle by Thermal Decomposition of Wustite"Scripta Materia. (in press).
• [Publications] K.Tokumitsu and T.Nasu: "Synthesis of Nano-Structured Fe/Fe_3O_4 Complex Particle by Thermal Decomposition of Wustite Powder"J.Metastable and Nanocrystalline Materials. 8. 435-440 (2000)