| 研究概要 |
研究目的
ホウ素Bを含む錯体水素化物M(BH_4)_n(n:金属Mの価数)は、水素密度が高いため、高密度水素貯蔵・輸送の機能材料として注目されている(S.Orimo et al., Chem.Rev.2007)。水素貯蔵材料の研究を遂行するにあたり熱的安定性は、重要な要素となる。M(BH_4)_nの熱的安定性は、Mの電気陰性度χ_Pにより制御できることが明らかにされた(Y.Nakamori et al., Phys.Rev.B 2006)。本研究は、M(BH_4)_nの熱的安定性とMの電気陰性度の相関から適度なMの電気陰性度をもつ希土類金属RE(RE(χ_P)=Y(1.22),Gd(1.20),Dy(1.22))に着目し、新奇RE(BH_4)_3の合成・結晶構造解析・脱水素化・水素化反応特性を行った。
結果と考察
RE(BH_4)_3は、メタセシス反応を利用したメカノケミカルミリングでRECl_3とLiBH_4から合成された。その結晶構造は、高輝度X線回折(SPring-8 BL02B2)と中性子回折(原研三号炉設置HERMES(共同研究者:東北大学金属材料研究所大山研司准教授)から決定され、単純立方構造(Y(BH_4)_3:α=10.852(1)Å;Dy(BH_4)_3:a=10.885(3)Å;Y(BH_4)_3:a=10.983(5)Å))である事が解明された。また、ラマン分光測定から1050-1300(cm^<-1>)がB-H変角モード、2250-2400(cm^<-1>)がB-H伸縮モードと同定された。一方、脱水素化・水素化反応は熱分析で測定され、RE(BH_4)_3は、673Kまでに5.3-6.3wt.%の水素を放出した。更に、Y(BH_4)_3は35MPa水素加圧・573Kの条件下で部分的に水素化される事が解明された。
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