アルカリ土類酸化物微粒子表面と気体一酸化炭素間の酸素同位体交換機構の研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550017
• Research Institution: Nara University of Education
• Principal Investigator: 藤村 亮一郎 奈良教育大学, 教育学部, 教授 (30031537)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松村 佳子 奈良教育大学, 教育学部, 助教授 (20031560) ; 山辺 信一 奈良教育大学, 教育学部, 助教授 (00109117) ; 柳沢 保徳 奈良教育大学, 教育学部, 助教授 (90031591)
• Keywords: 酸素同位体交換 / 酸化マグネシウム / 一酸化炭素吸着

Research Abstract

本研究では、MgO粒末にCO^<18>ガスを吸着させ昇温脱離時に交換率0.7〜0.95で格子酸素と交換したCO^<16>が現れることを見いだし、前年度までに次のような交換機構を推定することができた。即ち、Mg及びOの各(111)面の〈111〉方向ステップ境界上で低配位酸素原子と酸素空格子点が組み合わされたサイトの分布が考えられ、そこへ飛来したCOとの架橋結合によりCO_3型中間種が生成し、その異性化を通じてCO_<16>が生成される。本年度は上記機構の検証のため、MgO単結晶、CaO及びSrO各粒末に対し同様な吸着脱離実験を行い次の結果を得た。
1.MgO単結晶では温度110Kをピ-クとする物理吸着の脱離のみ起こり、酸素同位体交換は起こらない。単結晶表面は大部分(001)型であって上記モデルサイトを存在させる欠陥構造を欠くためと解釈できる。
2.CaOではCO^<18>の物理ピ-クは微弱であったがCO^<16>の交換率はMgOの場合同様約0.7であり、500Kを中心とするブロ-ドピ-クでは約0.9であった。SrOでの交換率もほぼ同じであるが物理吸着ピ-クはCaOよりも少し強い。なお比較のためTiO_2、NiO_2粒末についても酸素交換を調べたところ、これらでは低温高温各ピ-クとも交換率は0.1〜0.3程度でアルカリ土類酸化物の場合より小さい。同位体交換率はこれら酸化物のエネルギ-バンドギャップに依存しているとは言えず、このことも上の交換機構を間接的に支持しているといえる。

Research Products

• [Publications] Ryoitiro HUZIMURA: "Oxygenーisotope exchange between CO adsorbate and MgO surfaces" Physical Review B. 41. 3786-3793 (1990)
• [Publications] Yasunori YANAGISAWA: "Oxygenーisotope exchange between O_2 adsorbate and UVーirradiated MgO surfaces" Surface Scienes. (1991)