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。

本研究的目的是通过使用中子弹性散射的局部结构分析来阐明吸收氢的非晶LaNi_5薄膜中氢的占据位置。我们相信，通过将结果与晶体块状样品的结果进行比较，我们将能够阐明两个样品之间储氢性能差异的原因。对非晶LaNi_5薄膜及其氘化后得到的非晶LaNi_5D_<2.5>薄膜进行弹性中子散射实验时发现，在氘化样品的二体分布函数中，出现了基于D-Ni的峰原子相关性的相关距离为1.72，出现在Å的位置。根据LaNi_5D_7晶块的中子衍射结果，该峰包含六种不同原子间距的D-Ni原子对。它们之间的最大原子间距离为1.68 Å，小于1.72 Å，表明LaNi_5氢化物中D-Ni原子间距离在非晶化时增加。此外，根据D-Ni原子相关性从峰确定D原子的第一相邻Ni原子的配位数为0.792。该值对应于LaNi_5中可能的八面体和四面体氢占据位点中，21.4%的氢占据八面体位点和78.6%的氢占据四面体位点时的配位数。考虑到在与非晶膜中相同的氢浓度(D/LaNi_5=2.5)下，晶体块中的氢几乎100%被八面体位点占据，因此在非晶膜的情况下，氢相对地被四面体位点占据。发现很容易被人占领。然而，每合金质量的占据原子数为 1.97 个，小于晶体中占据原子数 3。换句话说，表明即使在四面体位点，氢也不太可能在非晶样品中占据，而不是在结晶样品中。另一方面，在非晶LaNi_5D_<2.5>薄膜的二体分布函数中，我们从相关距离约为2.7 Å处出现的峰中提取了D-La原子相关性，并计算了配位数D 原子的第一个相邻 La 原子被发现为 0.748。该值被计算为D原子的第一相邻La原子配位数(0.714)，其是通过考虑根据晶体LaNi_5D_<2.5>结构中的D-Ni原子相关性估计的每个氢位点的氢占据率来计算的。对比之后，发现几乎一模一样。因此，发现基于与D原子的第一相邻Ni原子的相关性确定的非晶膜中每个氢占据位点的氢占据率的有效性也得到了D-La原子的支持。相关性。