| 研究課題/領域番号 |
17206075
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
早稲田 嘉夫 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (00006058)
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| 研究分担者 |
鈴木 茂 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40143028)
齋藤 正敏 新潟大学, 医学部, 准教授 (40241583)
蟹江 澄志 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60302767)
篠田 弘造 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10311549)
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| キーワード | オキシ水酸化鉄 / X線構造解析 / X線異常散乱 / リバースモンテカルロ法 / 原子配列 / その場構造解析 |
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| 研究概要 |
水溶液中の鉄錯イオンからフェリック・フェラスポリカチオンが凝集する過程におけるFeO_6八面体構造(短距離構造)の変化およびそれらの及ぼす異種カチオンや異種アニオンの影響を明らかにするために、EXAFS測定法、定量的X線回折法、さらに反応環境の精密評価(水溶液分析)により、それらの凝集挙動を解明した。特に、これまで解析が困難であったフェラスイオンを含む鉄系化合物(Green Rust)をについて、温度等の反応条件を制御した凝集して形成する異なる種類の酸化鉄やオキシ水酸化鉄試料を作製し、それらの変換過程を解析した。Green Rsutからオキシ水酸化鉄への構造変化が、温度やpHによって敏感に変化することなどを明らかにした。
様々なポリカチオンの中距離構造、短距離構造を明らかにするために、定量的なX線回折法等により干渉関数を精度よく求める。出発試料には、制御した条件で合成したフェラスイオンを含むGreen Rustを、水溶液中での酸化させることにより、構造変化させた酸化鉄やオキシ水酸化鉄の中距離構造・短距離構造を明らかにする。これらの試料に対して、リバースモンテカルロシミュレーション法を応用して数ナノメートル領域におけるFe-O、Fe-Fe、O-Oの二体分布関数を求めた。Green Rustからオキシ水酸化鉄へ構造変化する際に、異種イオンが取り込まれ、原子レベルの構造が乱れることなどを明らかにした。
フェリック・フェラスポリカチオンの短距離・中距離構造は、鉄鋼等に添加される異種元素(例えばMn)を含む化学種によっても影響を受けることが考えられる。このため、このようなGRの変換過程に及ぼす異種元素の影響を、メスバウアー分光法等も用いて評価した。メスバアウ分光法などにより、Green RustにおけるF(II)の成分を明らかにするとともに、酸化に伴いそれらが構造変化することなどを解明した。
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