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高電荷密度マイカの六角スペースのサイズ制御によるイオン交換特性の向上

通过控制高电荷密度云母中六方空间的尺寸来改善离子交换性能

基本信息

批准号：
21K04640
负责人：
樽田誠一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

①新規高電荷密度マイカの同形置換とその評価昨年度、合成が確立された四ケイ素型で高電荷密度の新規マイカ（Na4MgxLi2(4-x)Si8O20F4, x=2, 3, 4）の中で、x=2および4のマイカについて同形置換を行い、その構造解析を行った。x=2のマイカ（Na-4-TA2）については、四面体位置のSi4+をサイズの大きいGe4+で置換した。その結果、8あるSiのうち6までをGeで置換できた。そのGeの置換量の増加に伴い、マイカの格子定数は増加したが、六角スペースは逆に小さくなった。これは、大きくなった四面体シートとサイズが変化しない八面体シートのサイズのミスマッチによるものと考えられた。そこで、Ge置換と同時に八面体位置のLi+をサイズの大きいNa+で置換した。その結果、Geのみの置換体よりもNaを置換することで、格子定数だけでなく六角ホールも大きくなることを見出した。特に、Na4(Mg2Na4)(Si4Ge4)O20F4とした置換体の六角ホールは、Na-4-TA2の六角ホールよりも大きくなった。マイカ中のNa+の位置については、GeおよびNaの置換によって、六角ホールにあるNa+が少なくなることが解明された。x=4のマイカについては、Ge置換はわずかにしかできず、Na-4-TA2よりも同形置換が困難であった。②Na-4-マイカの同形置換と置換体のイオン交換特性昨年度、Na-4-マイカ（Na4Mg6Al4Si4O20F4）のSi4+およびAl3+をGe4+およびGa3+で置換すると、六角ホールが縮小することを見出したが、本年度、層間イオンのNa+の位置を解析した結果、置換によって、六角ホールにあるNa+が少なくなり、層間の中央付近で水和したNa+が増加することを見出した。また、同形置換により、マイカの膨潤能も増加することも明らかとなった。

① New regulations for high charge density マイカのisomorphic substitution 価 Last year, the synthesis of された四ケイPrimary type で new regulations for high charge density とイカ (Na4MgxLi2(4-x)Si8O20F4, x=2, 3, 4) の中で、x=2および4のマイカについてisomorphic replacement を行い、そのstructural analysis を行った. x=2のマイカ（Na-4-TA2）については, tetrahedral position のSi4+をサイズの大きいGe4+で substitution した.そのRESULT, 8あるSiのうち6までをGeでReplacementできた.そのGe の replacement amount の increase に companion い, マイカの grid fixed number は Increase したが, hexagonal スペースは inverse さくなった.これは、大きくなったtetrahedron シートとサイズが変化しない八Face body シートのサイズのミスマッチによるものと卡えられた.そこで, Ge substitution and octahedral position のLi+をサイズの大きいNa+で substitution した.その results, Geのみのsubstitution body よりもNaをsubstitution することで, grid fixed number だけでなくhexagonal ホールも大きくなることを见出した. Special に、Na4(Mg2Na4)(Si4Ge4)O20F4としたsubstituted body のhexagonal ホールは、Na-4-TA2 のhexagonal ホールよりも大きくなった.マイカ中のNa+のpositionについては、GeおよびNaのreplacementによって, Hexagonal ホールにあるNa+が小なくなることが解明された. x=4のマイカについては, Ge substitution is difficult, and Na-4-TA2 isomorphous substitution is difficult. ②Na-4-マイカのisomorphic replacement and replacement body のイオン exchange characteristics last year, Na-4-マイカ (Na4Mg6A l4Si4O20F4）のSi4+およびAl3+をGe4+およびGa3+でsubstitution すると、hexagonal ホールがすることを见出したが, this year, layer イオンのNa+のposition を ANALYSIS した results, replacement によって, Hexagonal ホールにあるNa+が小なくなり, layer のcentral close water and したNa+が Increase plus することを见出した.また, isomorphous substitution により, マイカの swelling energy もincrease することも明らかとなった.