新規リチウム-遷移金属系錯体での水素貯蔵機能

新型锂过渡金属配合物的储氢功能

• 批准号: 17760555
• 负责人: 中森 裕子
• 金额: $ 2.18万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760555/
• 关键词: リチウム; 遷移金属; 錯体水素化物; 水素貯蔵; ミリング; 電気陰性度; イオン結合; 燃料電池

本研究では、新規リチウム-遷移金属系錯体水素化物Li(M-H)(ここでMは遷移金属)の合成を試みた。本研究の目的は、i)Li(M-H)の生成組成域を明らかにするとともに、ii)Mと水素化・脱水素化特性の相関を調べ、錯体水素化物の安定性に及ぼすMの効果を明らかにすることである。得られた成果は以下の通りである。1)前年度の結果より遷移金属MはLiの代わりに陽イオンになることが明らかとなった。そこで今年度は陽イオンとして遷移金属MとLiを含む陽イオン置換系錯体水素化物の合成を進めた。その結果、M=Zr、Hfでは(M-Li)B-H系錯体水素化物が合成できるが、その他の遷移金属では合成できないことが分かった。この合成可能範囲はMとLiの電気陰性度χ_pの差およびMの価数により整理できる。つまりMとLiの電気陰性度掬の差が比較的近く(Liのχ_pが1.0に対してMのχ_p<1.4)、Mの価数が大きい場合に置換試料が合成できることが明らかとなった。2)1)で合成された(M-Li)B-H系錯体水素化物の脱水素化温度は、(M-Li)の平均電気陰性に依存する。つまり平均電気陰性度が大きくなると、(M-Li)とB-H錯イオン間のイオン結合が弱まるため脱水素化温度が低温化することが明らかとなった。これは置換していないM-B-H系錯体でみられた傾向と同じである。Mの電気陰性度は元素によって不変であるが、(M-Li)とすれば平均電気陰性度が調整できるので、脱水素化温度を任意に制御できることが明らかとなった。3)リチウム-遷移金属-水素化物の合成は困難であるが、カルシウム-遷移金属-水素化物は合成でき、水素量によって水素の状態は固溶〜イオン結合〜錯イオン(共有結合)へと多様に変化することがわかった。この系は、固溶型水素化物と錯体水素化物の結合性を系統的に調べる上で非常に重要な系になるであろう。新規リチウムM遷移金属系錯体水素化物の生成組成域および安定性を明らかにした本研究の結果は、軽量水素貯蔵材料の今後の研究開発に有用な情報を与えると考えられる。

在这项研究中，我们试图合成一种新型的锂转换金属复合物LI（M-H），其中M是过渡金属。这项研究的目的是i）阐明LI（M-H）的形成组成范围，ii）研究M与氢化和脱氢特性之间的相关性，并阐明M对复杂液体稳定性的影响。获得的结果如下：1）上一年的结果表明，过渡金属M变成阳离子而不是LI。因此，今年我们开始合成含有过渡金属M和Li作为阳离子的阳离子取代的复合物。结果，发现（M-LI）B-H复合物可以与M = ZR和HF合成，但不能与其他过渡金属合成。该合成范围可以通过M和Li的电负性χ_p之间的差异以及M的差异来组织M。 2）基于1）合成的（M-LI）基于B-H的复合物的脱氢温度取决于（M-LI）的平均电负性。换句话说，已经表明，当平均电负性增加时，（M-LI）和B-H复合物离子之间的离子键削弱，从而导致脱氢温度较低。这与未取代的M-B-H复合物看到的趋势相同。尽管M的电负性取决于元素，但已发现（M-LI）允许调整平均电负性，并且可以任意控制脱氢温度。 3）尽管很难合成锂转换金属 - 水条，但可以合成钙 - 过渡金属 - 水疗，并且已经发现，根据氢的量，氢状态从固体溶液到复杂离子（共价键）的各种方式变化。该系统将成为系统地检查固体氢化物和复杂氢化物的结合特性的非常重要的系统。这项研究的结果阐明了新型锂M过渡金属复合物氢化物的形成组成范围和稳定性，被认为为轻质氢存储材料的未来研究和开发提供了有用的信息。

项目成果

M-N-H systems for high-performance hydrogen storage

用于高性能储氢的 M-N-H 系统

• 发表时间: 2005
• 期刊: Transactions of the Materials Research Society of Japan 30・4
• 作者: 折茂慎一;中森裕子;T.Hayashi et al.;S.Orimo et al.;S.Orimo et al.;K.Miwa et al.;M.Aoki et al.;Y.Nakamori et al.;Y.Nakamori et al.;Y.Nakamori et al.
• 通讯作者: Y.Nakamori et al.

Dehydriding reactions of mixed complex hydrides

• DOI: 10.1016/j.jpowsour.2005.04.013
• 发表时间: 2006-04
• 期刊: Journal of Power Sources
• 影响因子: 9.2
• 作者: Y. Nakamori;A. Ninomiya;G. Kitahara;M. Aoki;T. Noritake;K. Miwa;Y. Kojima;S. Orimo

Syntheses and hydrogen desorption properties of metal-borohydrides M(BH4)n (M = Mg, Se, Zr, Ti, and Zn; n = 2-4) as advanced hydrogen storage materials

先进储氢材料金属硼氢化物 M(BH4)n（M = Mg、Se、Zr、Ti 和 Zn；n = 2-4）的合成和氢解吸性能

• 发表时间: 2006
• 期刊: Materials Transactions 47・8
• 作者: Junpei Sakurai;Seiichi Hata;Ryusuke Yamauchi;Akira Shimokohbe;Y.Nakamori et al.
• 通讯作者: Y.Nakamori et al.

Aluminum trihydride : thermal stabilities and in-situ analysis of dehydriding process

三氢化铝：热稳定性和脱氢过程的原位分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Alloys and Compounds (in press)
• 作者: Y.Nakamori et al.;T.Kato et al.
• 通讯作者: T.Kato et al.

Guidelines for developing amide-based hydrogen storage materials

酰胺基储氢材料开发指南

• 发表时间: 2005
• 期刊: Materials Transaction 46
• 作者: 折茂慎一;中森裕子;T.Hayashi et al.;S.Orimo et al.;S.Orimo et al.;K.Miwa et al.;M.Aoki et al.;Y.Nakamori et al.;Y.Nakamori et al.
• 通讯作者: Y.Nakamori et al.