粉体表面のメカノケミカル活性化とその反応性評価に対するエマネーション熱分析の応用

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無機固体(粉体)を粉砕などのメカノケミカル処理をすると、粒子の微細化、表面および内部構造の変化、反応性増大等の諸現象が起こる。この実験事実は広く工学的に応用されているが、そのメカニズムの解明は不十分である。本研究では、メカノケミカル活性化の現象に関して^<27>Al MASNMR、XPS、SEMなどの表面分析に加えて、ETA、TG、DTAなどの種々の熱分析的手法を用いて定量的に検討した。最も代表的なセラミック材料の一つであるgibbsite、bayerite、boehmiteのアルミナ水和物を4または8時間ボールミル粉砕すると、完全に無定形相に変化した。この無定形相の大部分は、出発物質と同じ量論組成を持つ無定形アルミナ水和物であるが、^<27>Al MASNMRスペクトルにおける4配位のAlの出現、およびXPSにおけるOls、Al2s、Al2pスペクトルの結合エネルギーの変化挙動などから、無定形アルミナ水和物粒子の表面の一部が、さらに無定形アルミナヘメカノケミカル脱水したことがわかった。一方、エマネーション(ETA)熱分析の結果、未粉砕試料では脱水反応に対応してETAピークが出現したが、粉砕によって無定形化したアルミナ水和物では、ETAピークはほとんど出現せず不活性になること、また、α-Al_2O_3への転移のDTA発熱ピークより低温でETAピークが出現するなど、従来のTG、DTAでは観察されない興味ある挙動が観察され、ETA併用の有効性が確かめられた。