水熱電気酸化法による高原子価状態の遷移金属酸化物の合成

水热电氧化法合成高价态过渡金属氧化物

基本信息

批准号：
08750774
负责人：
内田聡
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

高温水溶液はその中での無機化合物の溶解挙動が変化に富んでおり、難溶性の鉱物でさえ溶解させる特殊な性質から"ストレス溶液"として古くから地質学者の興味の対象とされてきた。特に、アルカリ性の高温水溶液は非常に強い酸化力を持つことから未知の反応場として応用が期待される。そこで本研究では、近年の測定技術や高圧技術の発展の成果を取り込んで独自の反応装置を組み上げ、高温アルカリ水溶液中に溶解しているFe (IV)やNi (IV)を初めとする種々の遷移金属イオンを電気化学的に酸化し、他の方法では得られない高原子価状態の金属酸化物の合成を目的として実験を行い、以下の実績を得た。(1)装置の作製と実験条件の確立水熱反応の化学について研究を成功させるためのキ-ポイントは、実験装置の材料選定・設計および製作技術にある。本研究で新たに作製した反応装置は、ステンレス製オートクレーブに白金電極を付加することにより高温水溶液の電気化学酸化を可能とするものである。基本条件としてアルカリ濃度1〜100mol/kg,温度300℃までの範囲で各種金属粉末を水熱酸化し、金属イオンの濃厚融液の状態を作り出してから電解析出を行なった。(2)遷移金属酸化物の合成本研究で目標とする高次金属酸化物はいずれも特殊な反応場で合成されることから、組成や結晶構造に特異製を発現する可能性が期待される。実際、種々の金属を試した結果金属ニッケルをNaOH濃度80mol/kgのアルカリ水溶液中で水熱電気酸化した場合、これまで報告例のない六方晶系の新規酸化物(Na_<0.2>NiO_2)が生成することを見い出した。組成分析の結果、この化合物は結晶内部に3価のNi20%と4価のNi80%を含んだ高原子価状態の酸化物であることが分かった。

高温水溶液内部具有多种无机化合物的溶解行为，并且长期以来一直是地质学家作为“压力溶液”的感兴趣的主题，因为它们的特殊特性甚至溶解了可溶性较差的矿物质。特别是，碱性高温水溶液具有极强的氧化能力，预计将用作未知的反应场。在这项研究中，我们结合了测量和高压技术进步的结果，并组装了我们自己的反应器，并进行了实验，目的是将各种过渡金属离子（包括Fe（IV）和Ni（IV）和Ni（IV）进行电化学氧化的目的，包括在高流质碱性溶液中溶解的其他碱性溶液和高氧化物的氧化物，并溶解了高度的氧化物，并在高氧气中溶解了高氧化物，并具有高度的氧化物，并氧化了高度氧化物，并溶解了高度的氧化物。已经取得了以下成就。（1）设备制造和实验条件的建立成功研究水热反应化学的关键是实验设备的材料选择，设计和制造技术。这项研究中新制造的反应器允许通过在不锈钢高压灭菌器中添加铂电极来电化学氧化。作为基本条件，各种金属粉氧化在1至100 mol/kg的碱浓度内氧化，温度为300°C，在进行电解分析之前，产生了浓缩金属离子浓度的状态。（2）过渡金属氧化物的合成，因为本研究中靶向的所有高阶金属氧化物都是在特殊的反应场中合成的，预计它们可能表现出特定的组成和晶体结构。实际上，在测试了各种金属之后，我们发现，当金属镍是在碱性水溶液中进行热液电氧化时，NaOH浓度为80 mol/kg，是一种新的六边形氧化物（Na_ <0.2> nio_2），从未在产生过。组成分析表明，该化合物是高价态的氧化物，该氧化物含有20％的三价Ni和80％的四位分Ni。