酸水素化物ガラスの合成及び機能開拓

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19J23439
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 新井 一功 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Keywords: 酸水素化物 / ガラス / ナノキューブ

Outline of Annual Research Achievements

これまで、酸化物ガラスと水素化金属との焼成によって酸水素化物ガラスの合成を試みてきた。しかし、水素化金属の高い還元力によって結晶性物質が析出してしまい、酸水素化物ガラスの合成には至らなかった。そこで本年度は、ナトリウム―シリカゲルを用いた酸水素化物ガラスの合成に試みた。ナトリウムーシリカゲルとはアモルファス状態のシリカゲルに、ナトリウムを吸着させた物質である。吸着されたナトリウムはナノ結晶として、もしくはナトリウムイオンと非局在化した電子の2種類の状態で存在している。この非局在化した電子がエレクトライドのような状態になっていると考えられている。エレクトライドは電子が結晶中に陰イオンとして含まれる化合物であり、その非局在化した電子は強い塩基性を示し、アンモニア合成用触媒などの応用が検討されている。そのため、ナトリウムーシリカゲルにおいてもエレクトライドのような塩基性が期待され、水素導入の期待ができる。そこで、ナトリウムーシリカゲルを用いて、水素気流下で焼成を行うことで酸水素化物ガラスの合成を試みた。室温、200℃、300℃で水素気流下で焼成した試料のX線回折を測定すると、結晶性水素化ナトリウムの析出が確認された。今後は水素化ナトリウムの抑制する条件を検討していく。
また、新たな試みとしてSrTiO3ナノキューブの酸水素化に着手した。このナノキューブは合成段階で界面活性剤を使用せず、表面がきれいである。予備実験としてSrTiO3ナノキューブの酸水素化を行うと、従来よりも水素が導入されている結果が示唆された。今後は、水素量の定量や、BaTiO3ナノキューブについても酸水素化を行っていく。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

現段階で、酸水素化物ガラスの合成に至っていない。しかし、ナトリウム―シリカゲルについては、わずかに水素が導入されていそうである。今後水素量の定量を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

今後は水素気流下での反応など、還元力の高くない合成手法を用いて酸水素化を行っていく予定である。また、酸水素化物ガラスの合成と並行して、ナノキューブの酸水素化も行っていく。