新導電材料としてのフッ素およびフッ化物系グラファイト層間化合物

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62550586
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中島 剛 京都大学, 工学部, 助教授 (50026233)
• キーワード: グラファイト層間化合物 / フッ化物 / フッ素 / 電気伝導度 / フッ化ニオブ / フッ化タンタル

研究概要

フッ化チタン、フッ化バナジウム、フッ化ニオブ、フッ化タンタルを挿入種とするグラファイト層間化合物の構造と化学結合、電気伝導度について研究した。フッ化ニオブ、フッ化タンタルは強いルイス酸で、前2者の場合と異なり、容易にすべてのグラファイト層間にフッ化物が挿入された第1ステージ型化合物が得られた。組成分析、光電子分光法、X線回折測定より、挿入されたフッ化物はNbF_6^-およびTaF_6^-であり、少量の過剰のフッ素を含むことがわかった。NbF_5、TaF_5の蒸気圧、フッ素ガスの圧力を下げることにより、高次ステージの化合物を合成することができた。特にフッ化物の蒸気圧を下げると面内密度の小さい層間化合物が合成され、この場合には六フッ化物イオンのフッ素が炭素層の六角網目にはまり込むネスリング現象が部分的に起こり、化合物の安定性は増加する。しかし、NbF_6^-、TaF_6^-のカチオンがバナジウムよりかなり大きいため六フッ化物イオンのネスリングはVF_6^-の場合ほど起こらず、化合物は余り安定ではない。光電子分光法より求めた炭素、フッ素のスペクトルよりホストとフッ化物はイオン結合性を有し、また非接触ウィーンブリッジで測定された層間化合物の電導度は元のグラファイトの10倍、1.7X10^5S・cm^<-1>であった。
本研究を通じて、鎖状構造を有するフッ化チタン、ネスリングの起こりやすいフッ化バナジウムの層間化合物が高い電導性と安定性を示すことが明らかとなったので、これらの化合物をホストとした新しい化合物の合成、電気化学的挙動、カチオンサイズの小さいフッ化物を挿入種とする新しい層間化合物の合成、構造、物性について今後研究を進めていきたい。

研究成果

• [文献書誌] Nakajima,Tsuyoshi: Carbon. 26. 213-215 (1988)
• [文献書誌] Nakajima,Tsuyoshi: Carbon. 26. 397-401 (1988)
• [文献書誌] Nakajima,Tsuyoshi: Carbon. 26. 825-829 (1988)
• [文献書誌] Nakajima,Tsuyoshi: Carbon. 26. 831-836 (1988)
• [文献書誌] Watanabe,Nobuatsu: "Graphite Fluorides" Elsevier Science Publishers, 1-263 (1988)
• [文献書誌] 中島,剛: "炭素応用技術の新展開第7章2節" シーエムシー, 280-290 (1988)