高圧合成法によるH/Mが4を超えるアルカリ土類-7B遷移金属系水素化物の探索

高压合成法寻找H/M大于4的碱土7B过渡金属氢化物

基本信息

批准号：
14750570
负责人：
亀川厚則
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

アンビル式高圧装置を用いて、高い水素含有量の新規水素化物を合成することを本研究の目的とした。軽量であるMgをベースとし、希土類元素および遷移金属元素を組み合わせることにより新規水素化物が合成可能であるか検討し、得られた新規水素化物の結晶構造、水素含有量および熱的安定性を調査した。Mg-希土類元素系ではMg-Sc、Mg-La、Mg-Ce、Mg-PrおよびMg-Nd系について新規水素化物の探索を行なった。その結果、MgH_2-xmol%LaH_3、MgH_2-xmol%CeH_<2.5>、MgH_2-xmol%PrH_3においてx=25~33付近に新規水素化物相が出現した。また、この水素化物相はMg-La系およびMg-Ce系においては3GPa以上、Mg-Pr系では5GPa以上において出現した。これらの相はいずれも正方晶系の単位格子を有しており、約600Kで吸熱を伴う水素解離が生じ、Mgと希土類水素化物に分解することが判明した。また、x=25においてMg-La、Mg-CeおよびMg-Pr系はそれぞれ4.1mass%、3.7mass%および3.9mass%の水素を含有することが明らかになった。一方、Mg-ScおよびMg-Nd系については本研究にて用いた高圧装置の限界圧力6GPaまででは原料および高圧下で形成されるY-MgH_2のみが出現し、新規水素化物の合成は確認されなかった。上記の通り、モル量あたりの水素含有量H/Mが4を超える化合物の合成には至らなかったが、2年の研究期間の間で4つもの新規化合物が合成され、今後の更なる進展が十分に期待される結果を得た。

本研究的目的是使用砧式高压装置合成具有高氢含量的新型氢化物。我们研究了是否有可能以轻质镁为基础，通过稀土元素和过渡金属元素的结合来合成新的氢化物，并研究了所得新氢化物的晶体结构、氢含量和热稳定性。在Mg-稀土元素体系中，寻找了Mg-Sc、Mg-La、Mg-Ce、Mg-Pr和Mg-Nd体系的新氢化物。结果，MgH_2-xmol%LaH_3、MgH_2-xmol%CeH_<2.5>和MgH_2-xmol%PrH_3中x=25~33附近出现了新的氢化物相。此外，在 Mg-La 和 Mg-Ce 体系中，该氢化物相在高于 3 GPa 的温度下出现，在 Mg-Pr 体系中，在高于 5 GPa 的温度下出现。研究发现，所有这些相都具有四方晶胞，并且在大约 600 K 时发生吸热氢解离，将它们分解成镁和稀土氢化物。另外，可知在x＝25时，Mg-La系、Mg-Ce系、Mg-Pr系分别含有4.1质量％、3.7质量％、3.9质量％的氢。另一方面，对于Mg-Sc和Mg-Nd体系，在本研究使用的高压设备中，只有原料和在高压下形成的Y-MgH_2出现达到6GPa的临界压力，并且合成了新的氢化物尚未得到证实。如上所述，虽然我们未能合成出氢含量H/M超过4每摩尔量的化合物，但在两年的研究期间合成了多达四种新化合物，并且将在这方面取得进一步的进展。未来取得了完全预期的成果。