金属酸化物と固体窒素源を用いた金属窒化物単結晶および粉末の低温合成法の開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K21231
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山田 高広 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (10358260)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2022-03-31
• キーワード: 金属窒化物 / 固体窒素源 / 低温合成 / 単結晶 / 粉末

研究成果の概要

金属酸化物と固体窒素源を用いた金属窒化物の単結晶粒と粉末の新しい低温合成法を開発した．Ti, V，Nb，Ta，Crの酸化物を原料とすることで，TiN, VN, NbN, TaN, Cr2Nの単結晶粒の集合体や粉末粒子が900-1100℃で得られた．このプロセスのの反応メカニズムは，全ての反応系で副生成物として生成するナトリウムホウ酸塩の大きな生成自由エネルギーが駆動力であり，それを介して金属酸化物の酸素とBNの窒素が入れ替わる広義のメタセシス反応であることが明らかになった．

自由記述の分野

固体材料化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属窒化物の単結晶粒や粉末を，安価で取り扱いが容易な金属酸化物と固体窒素源を原料に用いて常圧・低温条件下で合成する新しいプロセスを開発した．このプロセスの反応メカニズムは，副生成物であるナトリウムホウ酸塩を介した 金属酸化物の酸素とBNの窒素が入れ替わるメタセシス反応であり，今後，金属窒化物の工業的な低温合成プロセスへの応用が期待される．