中性子散乱による非平衡プロチウム吸蔵合金の構造の解明

通过中子散射阐明非平衡储氕合金的结构

基本信息

批准号：
11135215
负责人：
福永俊晴
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.C-D系プロチウム吸蔵材料本研究ではグラファイトのミリングの初期からプロチウムの吸収が始まることや、その時グラファイトの層間が広がっていくことからプロチウムは層間に入っていくことが明らかにした。すなわち、ミリングによってグラファイトがナノ化した状態で、プロチウム吸収による層間距離の広がりを示す構造因子S(Q)の第1ピークの位置の変化が中性子回折実験により観察された。さらに、動径分布関数RDF(r)からC-D相関の位置が明確となった。グラファイトのプロチウム雰囲気でのミリングによって非架橋炭素原子が形成され、一部のプロチウム原子はこの炭素原子と結合するが、残りのプロチウム原子はグラファイト層間に入っていくことを示しており、ナノグラファイト材料はプロチウム吸蔵材料として期待できる。2.V-D系プロチウム吸蔵材料V-D試料としてMA法により非平衡α-VD_<0.67>(bcc)ならびにβ-VD_<0.43>(bct)を作製した。中性子回折で観察されるS(Q)ならびにRDF(r)はD-D、D-V相関のみでV-V相関がほとんど観察されない。しかもV原子の干渉性核散乱振幅は非常に小さいが負の値を持つことから、D-V相関は負の相関として観察される。このことを利用してD原子が位置している多面体を調べた。α-VD_<0.67>(bcc)におけるD原子から見た周りのV原子の配位数は3.99個となりD原子はV原子4個で構成される多面体すなわち4面体の中に位置していることが明らかとなった。ところがβ-VD_<0.43>(bct)相ではその配位数は5.45個となり6配位と4配位の中間の値であることから、プロチウム原子はナノ粒子の内部ではV原子で構成される8面体の中に、その表面ではそのV原子分布の乱れから4面体内に存在することが明らかとなった。

1.C-D基氕储存材料这项研究表明，氕的吸收从石墨研磨开始时就开始了，并且随着石墨层间的膨胀，氕进入层间。即，在石墨通过铣削而纳米化的状态下，通过中子衍射实验观察到结构因子S(Q)的第一峰位置的变化，这表示由于氕吸收而导致层间距离变宽。。此外，从径向分布函数 RDF(r) 可以清楚地看出 C-D 相关性的位置。在氕气氛中研磨石墨形成非桥接碳原子，一些氕原子与该碳原子结合，而剩余的氕原子进入石墨层之间，形成纳米石墨材料，有望作为氕存储材料。 2.采用MA法制备非平衡α-VD_<0.67>(bcc)和β-VD_<0.43>(bct)作为V-D基氕存储材料的V-D样品。中子衍射观察到的S(Q)和RDF(r)只有D-D和D-V相关性，几乎没有V-V相关性。此外，由于V原子的相干核散射振幅很小但具有负值，因此观察到D-V相关性为负相关性。利用这一事实，我们研究了 D 原子所在的多面体。 α-VD_<0.67>(bcc)中从D原子看周围V原子的配位数为3.99，这意味着D原子位于由4个V原子组成的多面体中，即四面体。变得清晰起来。然而，在β-VD_<0.43>(bct)相中，配位数为5.45，这是6和4配位之间的中间值，因此氕原子由纳米颗粒内部的V原子组成。由于V原子在八面体表面无序分布，因此存在于四面体内部。