錯体水素化物の水素放出特性における結晶構造と格子振動の影響

• 研究課題/領域番号: 26820313
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 豊人 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20455851)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: エネルギー材料 / 錯体水素化物 / 結晶構造 / 格子振動 / X線回折 / 中性子散乱

研究成果の概要

金属陽イオンM n+（n :金属Mの価数）とAl-H結合の錯イオン（[AlH4]-など）のイオン結合で形成されるAl系錯体水素化物は、高密度に水素を含有し、低い温度領域で水素を放出するため水素貯蔵材料として期待されている。しかし、この水素放出の反応素過程は、十分な理解に至っていない。当該研究では、純良なAl系錯体水素化物を系統的に合成し、その結晶構造、格子振動特性、水素放出特性を総合的に評価した。そして、その結果から原子間距離、格子振動が水素放出に及ぼす影響を明らかにし、その水素放出の反応素過程を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Extending the Applicability of the Goldschmidt Tolerance Factor to Arbitrary Ionic Compounds (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, S. Takagi, S. Deledda, B. C. Hauback, S. Orimo
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 23592-23592
  • DOI: 10.1038/srep23592
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metallic Intermediate Hydride Phase of LaMg2Ni with Ni-H Covalent Bonding: Precursor State for Complex Hydride Formation (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Miwa, T. Sato, M. Matsuo, K. Ikeda, T. Otomo, S. Deledda, B. C. Hauback, G. Li, S. Takagi, S. Orimo
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 120 号: 11 ページ: 5926-5931
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b00341
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complex transition metal hydrides incorporating ionic hydrogen: Synthesis and characterization of Na2Mg2FeH8 and Na2Mg2RuH8 (2015)
  • 著者名/発表者名: T.D. Humphries, S. Takagi, G Li, M. Matsuo, T. Sato, M.H. Sorby, S. Deledda, B.C. Hauback, S, Orimo
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: in press ページ: S347-S352
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.12.113
  • 査読あり
• [雑誌論文] True boundary for the formation of homoleptic transition-metal hydride complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takagi, Y. Iijima, T. Sato, H. Saitoh, K. Ikeda, T. Otomo, K. Miwa, T. Ikeshoji, K. Aoki, S. Orimo
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 54 号: 19 ページ: 5650-5653
  • DOI: 10.1002/anie.201500792
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimation of Bonding Nature Using Diamagnetic Susceptibility (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tomiyasu, T. Sato, and S. Orimo
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: in press 号: 41 ページ: 8691-8694
  • DOI: 10.1039/c5cc02351c
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Raman and Infrared Spectroscopic Studies on Li₄RuH₆ Combined with First-Principles Calculations (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, S. Takagi, M. Matsuo, K. Aoki, S. Deledda, B.C. Hauback, S. Orimo
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 55 号: 8 ページ: 1117-1121
  • DOI: 10.2320/matertrans.MG201403
  • NAID: 130004455350
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 中性子非弾性散乱を用いたAl系錯体水素化物におけるAl-H結合の振動モード観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 豊人, Anibal J. Ramirez-Cuesta, Luke Daemen, Yongqiang Cheng, 高木 成幸, 富安 啓輔, 折茂 慎一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京理科大学 葛飾キャンパス(東京都葛飾区）
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] 水素9配位錯イオンを含む新たな錯体水素化物の理論探索と合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木 成幸, 齋藤 寛之, 佐藤 豊人, 飯島 祐樹, 池田 一貴, 松尾 元彰, 池庄司 民夫, 三輪 和利, 大友 季哉, 折茂 慎一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京理科大学 葛飾キャンパス(東京都葛飾区）
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] LaMg2Ni-H系の金属中間相LaMg2NiH4.6に対する第一原理計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三輪 和利, 佐藤 豊人, 松尾 元彰, 池田 一貴, 大友 季哉, Stefano Deledda, Bjorn C. Hauback, 李 関喬, 高木 成幸, 折茂 慎一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京理科大学 葛飾キャンパス(東京都葛飾区）
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] Crystal structure indicator: the ionic filling fraction of hydrides with arbitrary arranged ionic components (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, S. Takagi, S. Deledda, B. C. Hauback, S. Orimo
  • 学会等名: 10th International Symposium Hydrogen & Energy
  • 発表場所: ラフォーレ蔵王リゾート&スパ（宮城県刈田郡）
  • 年月日: 2016-02-21
  • 国際学会
• [学会発表] Exploration of Hydrogen-rich Materials (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Takagi, Y. Iijima, T. Sato, H. Saitoh, K. Ikeda, T. Otomo, K. Miwa, T. Ikeshoji, K. Aoki, S. Orimo
  • 学会等名: 10th International Symposium Hydrogen & Energy
  • 発表場所: ラフォーレ蔵王リゾート&スパ（宮城県刈田郡）
  • 年月日: 2016-02-21
  • 国際学会
• [学会発表] Structural Analysis during the Disproportionation Process of NaAlH4 by Element-selective methods (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Otomo, F. Fujisaki, K. Ikeda, H. Ohshita, H. Abe, H. Arima, K. Sugiyama, M. Matsuo, T. Sato, K. Sakaki, Y. Nakamura, S. Orimo
  • 学会等名: 10th International Symposium Hydrogen & Energy
  • 発表場所: ラフォーレ蔵王リゾート&スパ（宮城県刈田郡）
  • 年月日: 2016-02-21
  • 国際学会
• [学会発表] 新規水素化物の結晶構造を決定するプロセス (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤豊人, 高木 成幸, Stefano Deledda, Bjørn C. Hauback, 折茂 慎一
  • 学会等名: 第2回「水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会」
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-10-22
• [学会発表] 結晶構造解析における最適な単位胞及び組成比決定のための指標の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 豊人, 高木 成幸, Stefano Deledda, Bjørn C. Hauback, 折茂 慎一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] X線異常散乱法によるNaAlH4-2 mol%TiCl3のTi位置の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤崎 布美佳, 大友 季哉，阿部 仁, 池田 一貴，大下 英敏, 鈴谷 賢太郎, 有馬 寛，杉山 和正，松尾 元彰，佐藤 豊人, 折茂 慎一, 榊 浩司，中村 優美子
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 新規水素化物の未知結晶構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤豊人
  • 学会等名: 平成27年度物質科学研究会
  • 発表場所: エッサム神田ホール（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] 塩化物イオンを含むAl系錯体水素化物の脱水素化反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 豊人, 赤城 拓馬, 高木 成幸, Stefano Deledda, Bjorn C. Hauback, 折茂 慎一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期（第156回）大会
  • 発表場所: 東京大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] 固相メタセシス反応によるAl系錯体水素化物の合成と結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤豊人, 赤城拓馬, 高木成幸, Stefano Deledda, Bjorn C. Hauback, 折茂慎一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋季（第155回）大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 8族元素を含む錯体水素化物の合成と結晶構造及び、格子振動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾形昂洋，佐藤豊人，高木成幸，齋藤寛之，飯島祐樹，青木勝敏，折茂慎一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋季（第155回）大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Synthesis, crystal structure and dehydrogenation reaction on a mixed alkali and alkaline-earth metal alanate LiCa(AlH4)3 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, S. Takagi, S. Deledda, B.C. Hauback, S. Orimo
  • 学会等名: International Symposium on Metal-Hydrogen Systems 2014 (MH2014)
  • 発表場所: The Lowry（イギリス マンチェスター）
  • 年月日: 2014-07-21 – 2014-07-25
• [備考] 東北大学 金属材料研究所 水素機能材料工学研究部門 折茂研究室
  • URL: http://www.hydrogen.imr.tohoku.ac.jp/