| 研究課題/領域番号 |
18K04707
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
田中 将嗣 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (90597650)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 複合アニオン / 窒化ハロゲン化物 |
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| 研究実績の概要 |
革新的な機能材料の創生のためには従来にない枠組みの物質設計が求められている。複数のアニオンを同一化合物中に含む「複合アニオン化合物」は酸化物や窒化物といった単アニオン化合物と比べて特異な配位構造や結晶構造が得られるため、そのような設計指針として近年注目されている。本研究はアンモニアおよび高圧力という特殊反応場を利用して複合アニオン化合物・窒化フッ化チタン(TiNF)「擬似酸化物」合成法を見出そうとするものである。
初年度はアンモニア反応場の確立に注力した。アンモニアは高い親水性を持つため、購入したガスボンベから直接供給すると気流中に酸素を含む可能性がある。そこで酸素混入の可能性を徹底して排除した、アンモニア気流を高温で流して試料と反応させることができる反応場を構築した。層状窒化ハロゲン化物MNXは複合アニオン化合物であるが、この合成にはアンモニア反応が利用され、また高度なノウハウをも必要とする。本反応場の耐久性や制御性の検証のために、MNXを再現性よく合成する方法について検討を行い、既報を参考にして本反応場においても再現性よくMNXが合成できることを見出した。また、本反応場を利用したアンモニア窒化反応などによる物質合成の可能性を検討し、種々の窒化物が合成できる手法を確立した。さらにこれらの研究から派生して、MNXの一種であるTiNClの新たな合成ルート開発も検討し、ナトリウムアミドを用いた低温窒化反応によって合成可能であることを見出した。この合成法は次年度からのTiNF擬似酸化物合成に活かせる可能性があり、研究が加速すると期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度は、合成に高度なノウハウを必要とする層状窒化ハロゲン化物MNXを再現性よく合成することが可能となり、また確立した反応場を用いてアンモニア窒化反応などによる窒化物の合成を制御できることがわかった。これらのことから当初の計画にあったアンモニア反応場の確立は実現できたと考えられる。
また、ナトリウムアミドと四塩化チタンを低温で反応させることによってパイレックスガラス封管のみによる新たなMNX合成法も見出した。この方法を用いれば窒化ハロゲン化物を起点とした新たな複合アニオン化合物合成への糸口となる可能性もあり、次年度着手する予定であるTiNFの合成にも活かせると推察される。
以上のことから本研究は当初の計画以上に進展していると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度に確立したアンモニア反応場を利用して、TiNF擬似酸化物の合成に着手する。フッ化チタンとアンモニアやその他の窒素源(NaN3、AlN、NH4Fなど)との反応で合成法の検討を行う。また、前年度見出したナトリウムアミドを用いた合成も検討する。さらに高圧力・高温環境下での合成可能性を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究計画にわずかな変更があったため。
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