| 研究概要 |
本研究では,アモルファスシリカを対象材料として、化学的プロセスを適用することによって、革新的ナノ粒子分散セラミックスの作製を進めることを目的とした。具体的には、遷移金属等をナノサイズでアモルファスシリカ(Si-O)に分散させた。遷移金属ナノ粒子の分散方法としては、金属有機前駆体の液相反応を利用した化学的プロセスでSi-M-0アモルファス相を合成し、これを雰囲気制御下で加熱処理してナノ粒子分散アモルファス構造をその場形成させた。種々の遷移金属(Ni、Co、Fe、Cu)を含む出発有機前駆体等を用いて、その場作成法を進める際、出発前駆体、溶媒、pH、反応温度を精密に制御して調製すると共に、合成した前駆体粉末の熱分解挙動、焼成温度と結晶性の関係を調べることで、金属ナノ粒子シリカの合成に成功した。また、本複合材料の中温域(300℃)以上での水素吸着特性を評価した結果、水素の可逆吸着特性を有することが判明した。
一方、アモルファスシリカの構成単位であるSi-O-Si六員環の直径は、約0.4nmであり、ミクロ紬孔としで機能するが、水蒸気雰囲気においては、Si-O環の開裂および再構築により孔径が変化しやすい。そこで、シリカネットワーク内に希土類金属元素等を導入することでSi-Ln-O複合体(Ln希土類元素)を形成し耐水蒸気性の商いシリカー金属複合材料の作製を進めた。その結果、Si-O-Ln結合を生成させることにより、Si-0環の開裂が抑制できた。さらに、500℃での水蒸気暴露前後のミクロ細孔径およびミクロ細孔容積がほとんど変化しないことから、耐水蒸気特性に優れた複合材料であることが明らかとなった。
|
