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今年度は、放射光を用いたX線吸収微細構造（XAFS）測定およびX線異常散乱（AXS）を重点的に実施した。0.5mol%の微量のTi添加によりAl原子のXAFSスペクトルは、大きく変化した。一方で、Ti原子のXAFSスペクトルは、Ti添加量による変化はほとんど見られなかった。また、Ti原子のXAFSスペクトルは、水素放出により大きく変化し、TiH2のスペクトルに近くなる。その後の水素再吸蔵により、Ti原子のXAFSスペクトルにほとんど変化がないことも明らかになった。EXAFSデータから導出されたTi原子の動径分布は、水素放出によりTi-Al系合金に近い。
XAFSの結果を総合すると、1) 添加されたTiは、NaAlH4のバルク内に入りAlの化学状態に変化を与える、2) 水素放出によりTi原子の環境が変わり、Alとなんらかの合金を形成する、3) Alと合金化したTi水素は、再吸蔵しても、バルク内には戻らない、ということが予想される。
さらにTiの位置を特定すべく、Ti原子のX線異常散乱実験を行った。NaAlH4の101面と112面のブラッグピーク強度の比をとることで、Alサイトに置換しているかどうかを調べた。その結果、Ti K-edge付近で強度比が変化し、Alサイトに置換していることを示唆する結果が得られた。XAFSデータに基づくモデルと整合していると思われる。どのくらいのTi原子が置換しているのかを決定することは極めて重要であるが、残念ながら本研究の異常散乱データの精度では困難である。
【連携研究者】高エネルギー加速器研究機構 池田一貴 試料合成・中性子回折実験、東北大学 折茂慎一 試料合成
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