中性子散乱による水素化した希土類系合金アモルファス薄膜の構造解析

氢化稀土合金非晶薄膜的中子散射结构分析

基本信息

批准号：
05750613
负责人：
坂口裕樹
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka 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：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750613/
关键词：
LaNi_5 水素貯蔵アルモファス薄膜中性子弾性散乱構造解析

项目摘要

本研究は、中性子弾性散乱を利用した局所構造解析により、水素を吸蔵させたアルモファスLaNi_5薄膜中の水素の占有位置を明らかにすることを目的としている。その結果を結晶バルク試料の場合と比較することにより、両試料間における水素吸蔵特性の違いの原因を解明できるものと考えている。アモルファスLaNi_5薄膜とそれを重水素化したアモルファスLaNi_5D_<2.5>薄膜について中性子弾性散乱実験を行ったところ、重水素化した試料の二体分布関数において、D-Ni原子相関に基づくピークが相関距離1.72Åの位置に現われた。中性子回折により得られているLaNi_5D_7結晶バルクの結果を基にすると、このピークには6種類の異なった原子間距離を有するD-Ni原子ペアが含まれている。その中の最大の原子間距離は1.68Åであり1.72Åに及ばないことから、アルモファス化するとLaNi_5水素化物中のD-Ni原子間距離が増大することが明らかになった。また、D-Ni原子相関に基づくピークより求めたD原子の第一隣接Ni原子配位数は0.792であった。この値は、LaNi_5において考えられる八面体と四面体の水素占有サイトの内、八面体サイトに21.4%、四面体サイトに78.6%の水素が占有された場合の配位数に相当する。アルモファス膜と同じ水素濃度(D/LaNi_5=2.5)において結晶バルク中の水素はほぼ100%八面体サイトに占有されていることから考えると、アルモファス膜の場合、水素は相対的に四面体サイトの方に占有され易いことがわかった。ただし、その占有原子数は合金一式量当たり1.97個であり、結晶における占有原子数3個より小さかった。即ち、四面体サイトにおいてもアルモファス試料の場合は結晶試料よりも水素が占有されにくくなっていることが示された。他方、アルモファスLaNi_5D_<2.5>薄膜の二体分布関数において、約2.7Åの相関距離に現われるピークよりD-La原子相関を抽出し、D原子の第一隣接La原子配位数を求めたところ、0.748であることがわかった。この値を、結晶LaNi_5D_<2.5>の構造に先にD-Ni原子相関より推察された各水素サイトの水素占有率を考慮して算出したD原子の第一隣接La原子配位数(0.714)と比較したところ、ほぼ一致していることが明らかになった。従って、D原子に第一隣接するNi原子との相関を基に求められたアルモファス膜における各水素占有サイトの水素占有率の妥当性が、D-La原子相関からも裏付けられることがわかった。

这项研究旨在阐明氢在LANI_5薄膜中的占用位置，其中使用中子弹性散射通过局部结构分析吸收氢。通过将结果与晶体大量样品的情况进行比较，可以阐明两个样品之间氢存储特性差异的原因。在无定形的LANI_5薄膜上进行了中子弹性散射实验，并且是剥离的薄膜的无定形LANI_5D_ <2.5>薄膜，并且在脱水样品的Bibody分布函数中，基于D-Ni原子相关的峰值出现在1.72Å1.72Å的求和距离处。基于通过中子衍射获得的LANI_5D_7晶体体积的结果，该峰包含具有六个不同原子间距离的D-Ni原子对。它们的最大原子间距离为1.68Å，而不是1.72Å，表明偏见增加了Lani_5氢化物中D-NI的原子间距离。此外，根据D-Ni原子相关性确定的第一个相邻的Ni原子配位数为0.792。当八面体位点占用LANI_5和78.6％氢气中的八面体和四面体氢占据位点的21.4％时，该值对应于配位数，在四面体部位占据了78.6％的氢。考虑到，在与Alumphas膜相同的氢浓度下（D/LANI_5 = 2.5），晶体大块中的氢几乎被八面体位点占据了100％，因此发现氢气相对可能被Alumphas Film中的四面体位点占据。但是，占据的原子数量为每组合金的1.97，该原子比晶体中占据的原子数小。也就是说，即使在四面体部位，在浅液样品的情况下，氢的可能性也少于晶体样品。另一方面，在Almophas lani_5d_ <2.5>薄膜的双重分布函数中，从出现在约2.7Å相关距离的峰中提取D-La原子相关，并且发现D原子的第一个相邻LA原子共同的数量为0.748。将该值与计算出的D原子的第一个相邻LA原子协调（0.714）的数量进行了比较，这些值考虑了每个氢位点的氢占用率，这是先前从D-NI原子相关性估算的，并且发现它几乎是完全相同的。因此，发现Alumphas膜中每个氢占用位点的氢占用率的有效性是基于与D原子相邻的Ni原子的相关性确定的，也可以由D-LA原子相关性支持。