2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of in-situ powder diffraction measurement system for visualization of nano-space structure in gas adsorption processes
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16K17548
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| Research Institution | Japan Synchrotron Radiation Research Institute |
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Principal Investigator |
河口 彰吾 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (10749972)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 放射光粉末X線回折 / その場構造計測 / 結晶構造解析 / ガス雰囲気下 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、極めて高いガス吸着能および選択的ガス吸着能を持つ多孔性配位錯体が持つナノ機能空間へのガス吸着・脱着過程を明らかにするために、秒以下の時間分解能を持つその場構造計測システムの構築を目的とし、大型放射光施設SPring-8のBL02B2ビームラインにおいて, 6台の一次元半導体検出器とガス圧力制御システムが連動した, 2θ領域がギャップレスなその場粉末構造計測システムの開発を行った。前年度, 構築したガス圧力制御・その場粉末構造計測システムを高性能化するとともに、この装置を用いて、飽和ガス吸着状態が良く知られている多孔性配位錯体Cu2(pzdc)2(pyz)の時間分解放射光粉末回折測定を実施した。具体的には, CO2, CH4, N2, Ar, O2ガスに対する吸着等温線に対応したガス圧力を制御しながら, 0.1 - 0.5 msec.で半導体検出器のシャッターをきることにより, 時間分解された放射光粉末回折データを得た。圧力変化ではマスフロメータと圧力計を用いて、ガス流量変化に対するフィードバック圧力制御システムを構築した。なお、これら計測システムの一部は装置論文として既に出版している。測定したデータは研究代表者らが開発した補正プログラムと二次元回折プロットソフトウェアにより粉末回折データの可視化を行った。これらのガス圧力制御下時間分解粉末回折実験では、degas相とadsorption相の間に時間および圧力に依存する吸着中間相を見出すとともに、吸着前後の微少な格子変形を観測した。CH4, CO2 においては圧力掃引に伴い吸着等温線のステップに対応した構造変化が明瞭に観測され、この装置は他の吸着性物質に対しても有用であることが示された。現在、これらの結果に対してMEM/Rietbveld法による構造解析を行うとともに、成果をまとめた学術論文を執筆中である。
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