X線光電子分光法と固体NMR法による酸化物ガラス中の硫黄の状態分析

X射线光电子能谱和固态核磁共振法分析氧化物玻璃中的硫

• 批准号: 12750746
• 负责人: 朝日 太郎
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Niihama National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750746/
• 关键词: 硫黄; オキシスルフィド系ガラス; X線光電子分光法; ^<29>Si, ^<11>B MAS-NMR; ポリスルフィドイオン; X線光電子分光法(XPS); ^<29>Si MAS-NMR

オキシスルフィド系ガラスは、通常の溶融急冷法で系内に多量に硫黄を含有する事ができる系として知られており、酸化物ガラス中での硫黄の追跡に最適な系である。ガラス工学上よく取り上げられる酸化物系組成を基本にして、最初にアルカリ硫化物とガラス網目構成酸化物による二成分系ガラス:R_2S-MxOy(R=Li, Na, K ; MxOy=SiO_2,B_2O_3,GeO_2)の作製を試みた。作製した試料は組成に対応した着色の変化が系統的に観察され、ガラス中への硫黄の残存が確認された。また本系ガラスは、対応する酸化物系ガラス組成と比較して、高アルカリ領域までガラス化が可能である事が判明した。ガラス化範囲はGeO_2系>SiO_2系>B_2O_3系の順で高アルカリ領域まで拡大しており、ガラス中への硫黄の残存量もこの順序で多くなることが認められ、このことはHSAB理論から予想される傾向と一致することが確認された。各系試料のXPS測定から、S2pスペクトルのシグナルは161eV付近に観測され、ガラス中の硫黄は単体の硫黄結晶より低原子価の硫黄として存在している事が判明した。このS2p Binding Energy値はNa_2Sにおける値とほぼ等しく、本系ガラス中での硫黄はイオン結合性の強いsulfideに近い電荷密度を持った状態で存在していることが判明した。更に、本系ガラスのOlsスペクトルの面積強度比から求められる非架橋酸素の割合は、高アルカリ領域で酸化物系ガラスと比較して小さくなっている事が分かり、本系ガラス中の硫黄は非架橋酸素部位を選択的に占有している事も判明した。また、R_2S-SiO_2系ガラスの^<29>Si MAS-NMR測定から、硫黄を配位したシリコン原子の存在が確認でき、ガラス中の硫黄は一部が酸素と置換してガラス網目構成成分となっている事が判明した。R_2S-B_2O_3系ガラスの^<11>B MAS-NMR測定からは、ガラス中の硫黄は大部分がポリスルフィドイオン(:Sx^2)である事が判明した。上記の二成分系ガラスの結果をもとにして、硫黄を含有したボロシリケート系ガラスとソーダライム系ガラスの三成分系ガラスの作製を試み、ガラス化範囲を決定することができた。XPSとMAS-NMR測定から、ガラス中に非架橋酸素部位が存在するときにSi-S結合が生成し,それらの結合がガラスの着色に影響を及ぼすことが判明した。

There is a large amount of sulfur in the system of melting quench, which is usually used in the system of melting and quenching. In the course of engineering, the chemical acidizing system was selected to form a basic chemical compound, and the sulfide network was initially constructed to form an acidified chemical compound. The second component system, R_2S-MxOy (R=Li, Na, K; MxOy=SiO_2,B_2O_3,GeO_2), was tested. The material is used to make sure that the residual sulfur in the coloring system is inspected and confirmed. In our department, the acidified material system is better than the other, and it is possible to make a clear decision in the field. The GeO_ 2 series & gt;SiO_ 2 series & gt;B_2O_3 system is the most important in the field. In the field, the sulfur residue in the system is very important, and the sequence of sulfur residue in the system is different. In the HSAB theory, you want to make sure that you have the same information. The raw materials of each series are determined by XPS, S2p and S2p. The 161eV is close to the temperature, and the temperature is determined by the temperature of sulfur, and the temperature of sulfur. For example, S2P Binding Energy, Na _ 2S, Na _ 2S, and so on, the combination of sulfur and sulfur in our department is very strong, and the close charge density of sulfide is very high. The strength of the surface is much stronger than that of the Ols. The strength of the surface is higher than that of the chemical system in the field of high-level acid, and the possession of sulfur in the non-frame acid part of the system. There is a confirmation of the presence of sulfur in the system of sulfur, sulfur Rong2Smurb2O3 is the standard for the determination of sulfur in the lt;11>B MAS-NMR test, and most of the sulfur in the test is known to be correct. The results of the two-component system test show that the two-component system has a high concentration of sulfur and sulfur. The three-component system is affected by the temperature of the three-component system, and the range is determined by the temperature range. In the XPS MAS-NMR test, there is a combination of Si-S in the non-frame acid part of the sample, which is used to determine the color and color of the product.

项目成果

朝日太郎: "硫黄含有アルカリホウ酸塩ガラスの着色と硫黄の存在状態"日本セラミックス協会学術論文誌. 110巻・6号(発表予定). (2002)

旭太郎：“含硫碱硼酸盐玻璃的着色和硫的存在”，日本陶瓷学会杂志，第 110 卷，第 6 期（待出版）。