中性子およびX線回折による水素吸蔵結晶合金の局所構造観察の研究

吸氢晶体合金的中子和X射线衍射局部结构观察研究

• 批准号: 18760494
• 负责人: 伊藤 恵司
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760494/
• 关键词: 水素吸蔵; X線回折; 構造; 中性子回折; 水素吸蔵合金; 局所構造

【研究内容】本研究では,従来のブラッグピークに基づく結晶構造解析法ではなく、液体やアモルファスなどの非晶質材料の構造解析手法である"二体分布関数解析法"をバナジウム水素化物(β-V2H)の構造解析に適用し、V格子構造の詳細解明を試みた。すなわち、放射光X線回折実験により得られたβ-V2H粉末試料の回折データについて、バックグラウンドや試料吸収などの補正を行い、1原子あたりの散乱強度に規格化された構造因子を得た。さらに、構造因子をフーリエ変換することにより二体分布関数を得た。バナジウム水素化物(β-V2H)の二体分布関数から,V-V原子間距離を直接観察することで,水素吸蔵によるバナジウム格子構造の変化についての重要な情報を得ることに成功した。すなわち、バナジウム原子が理想的な格子位置から0.01nm変位して、水素原子と安定な距離を維持していることが明らかになった。【研究の意義および重要性】水素吸蔵合金の高容量化が求められている中、バナジウム系合金は水素吸蔵合金の中で最も高い理論水素吸蔵容量をもつことで注目されている。バナジウム系合金の更なる高容量化や水素吸放出特性の改善のためには、バナジウム水素化物についての基礎的研究で得られる情報が不可欠である。特に,水素化にともなうホストバナジウム格子構造の詳細解明、すなわち、理想的な格子位置からのV原子の"変位"の定量は,V-H間の相互作用を直接反映し,この値を正確に見積もることはバナジウム水素化物の安定性を考える上でとりわけ重要である。

[研究内容]在这项研究中，我们使用了基于Bragg峰的常规晶体结构分析方法，我们应用了“两体分布函数分析方法”，一种用于无定形无定形材料（例如液体和无定形）的结构分析方法，例如水合物的结构分析（β-V2H）（β-V2H），并尝试澄清V Lattice结构。也就是说，通过同步X射线衍射实验获得的β-V2H粉末样品的衍射数据被校正了背景和样品吸收，并获得了每个原子散射强度的结构因子。此外，通过转化结构因子的傅立叶获得了两体分布函数。通过直接观察V-V原子距离与氢化钒（β-V2H）的BIBODY分布函数的距离，我们成功地获得了有关由于氢而导致的钒晶格结构变化的重要信息。也就是说，已经揭示了钒原子从理想的晶格位置在0.01 nm处移位，从而保持了距氢原子的稳定距离。 [研究的意义和重要性]随着氢储存合金能力更高的需求，钒基合金吸引了人们的注意力，因为它们在氢储存合金中具有最高的理论氢储能。从氢钒基础研究中获得的信息对于进一步提高能力并改善氢的吸收和释放性能至关重要。特别是，与氢化相关的宿主钒晶格结构的详细阐明，即从理想晶格位置对V原子的“位移”的定量直接反映了V-H之间的相互作用，并且该值的准确估计在考虑盐水的稳定性方面特别重要。