混合原子価化合物UM3O10(M=V, Nb, Ta)の原子価および構造の決定

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15203
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 秋山 大輔 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80746751)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 5価ウラン化合物 / XAFS

Outline of Annual Research Achievements

遷移金属元素とウランの化合物であるUM3O10(M=V, Nb, Ta)については結晶構造に関する知見も少なく、ウランの原子価についても不明な部分が多い。本研究では高純度のM3O10(M=V, Nb, Ta)を合成したうえで、構造を明らかにするとともに、ウランの価数をMIV端XANESスペクトルから評価する。ここから、5価ウラン化合物の生成メカニズムを明らかにすることを目指す。令和2年度はウラン酸化物と遷移金属である、UM3O10(M=V, Nb, Ta)の合成を行った。報告されている合成法を参考にしながら、最適な合成条件を決定し、粉末X線回折測定を行い同定し、UM3O10(M=V, Nb, Ta)が合成できていることを確認した。また、XAFS測定の標準試料としてUO2、U3O7、U3O8、UO3を合成した。これらの標準試料についても粉末X線回折測定を行い、合成できていることを確認した。これらのUM3O10(M=V, Nb, Ta)及び標準試料を放射光施設のKEK-PFにてU-LIII吸収端のXAFS測定を行った。その結果、UV3O10に含まれるUの原子価は5価が主であるが6価が混在していることが確認された。またそれに対応して、Vの原子価は5価が主であるが4価が混在していることが確認された。UNb3O10、UTa3O10に含まれるUの原子価は5価であることが確認され、Nb、Taの原子価も5価であることが確認された。複数の原子価が混在している可能性のあるUV3O10については不純物が含まれている可能性を考慮し、再度合成を行った後に再測定を行う予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

遷移金属元素とウランの化合物であるUM3O10(M=V, Nb, Ta)の合成と、標準試料のUO2、U3O7、U3O8、UO3の合成が完了していることと、KEK-PFにてXAFS測定まで行うことができたため、順調に研究が進捗していると言える。ただ、これまでのXAFS測定ではU-LIII吸収端のみの測定であったため、MIV吸収端における測定を行えていないことからおおむね順調であるとした。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度は、UMIV吸収端のXAFS測定が可能なビームラインで遷移金属元素とウランの化合物であるUM3O10(M=V, Nb, Ta)の合成と、標準試料のUO2、U3O7、U3O8、UO3の分析を行う。

Causes of Carryover

今年度購入予定であった消耗品を、在庫から消費したため予定金額より使用額が小さくなった。次年度は初年度購入予定だった消耗品も合わせて購入する予定である。