新奇な界面吸蔵による新水素吸蔵材料の開発

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本研究ではナノスケールの金属微粒子がセラミックス母相中に均一に分散した金属-セラミックス複合材料を作製した。試料作製の出発材としてZr-Pd-Ni系非晶質合金を主に用い、酸化熱処理により上記組織を有する複合材料とした。Zr_<65>Pd_<35-x>Ni_x(x=0〜35)急冷凝固アモルファス材を553K(x=0)あるいは673K(x=5〜35)の温度で大気中で酸化させ、上記組織を有する複合材料を作製し、その水素吸蔵特性を測定した。水素吸蔵特性を323Kで測定したところ、出発材の組成がNi添加量x=0〜25の範囲ではPdのプラトーはPd量の減少とともに消失し、水素圧力5MPaでの最大吸蔵量もPd量の減少とともに低下する傾向にあった。しかし、出発材のNi添加量がx=27.5〜35の範囲では吸蔵量が上昇し、出発材のNi添加量x=32.5の試料では水素吸蔵量が1.8wt%に達し、特異な現象が見られた。これらの試料の吸蔵測定前後のX線回折データを調べたところ、Zr_<65>Pd_<35-x>Ni_x(x=0〜25)ではZrO_2とPdOの混ざった複合組織となっており、一度吸蔵することにより、PdOが還元されてPd粒子となり、PCT曲線にPdのプラトーが現れることが分かった。一方、出発材Zr_<65>Pd_5Ni_<30>を酸化させた試料では、ZrO_2がほとんど生成せず、Zr_3NiOとNiOの混ざった複合酸化物組織となった。Zr_<65>Pd_5Ni_<30>出発材およびZr_<65>Pd_<2.5>Ni_<32.5>出発材酸化試料の吸蔵量の特異性は組織の特異性にあることが分かった。この試料は、吸蔵反応の特異性を利用して、触媒への応用などが期待できる。さらに水素処理によるMn_2Sb材の磁気特性の改善を試みたところ、水素量により格子定数が変化し、磁気変態温度も影響を受けることが明らかにされた。