窒素吸蔵性金属間化合物の表面状態と窒素分子の反応ダイナミックス

储氮金属间化合物的表面状态及氮分子的反应动力学

基本信息

批准号：
08232249
负责人：
町田憲一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者らは、現在超強力磁石として実用化されているNd_2Fe_<14>Bをキュリー温度と異方性磁界の点で凌ぐ、Sm_2Fe_<17>×N_xの効率的な合成プロセス[Sm_2Fe_<17>+0.5N_2→Sm_2Fe_<17>N_x]についてこれまで研究を行い、この原料合金がN_2分子の解離活性に高い触媒機能を有することを見い出した。またこの合金が、窒素を可逆的に吸放出すること[Sm_2Fe_<17>N_x→Sm_2Fe_<17>N_Y+0.5(x-y)N_2]も反応前後の組成分析により確認した。そこで今年度はこの様な背景に基づき、Ln_2Fe_<17>(Ln=希土類)組成の金属間化合物について、その窒化前後の表面状態とN_2分子解離活性とを金属間化合物の窒素吸蔵性と関連して検討し、この化合物上に形成されると考えられる特殊反応場を特定することを目的とした。まず今年度は、Sm_2Fe_<17>N_xの他に、Ln_3(Fe,M)_<29>(M=Ti等)系希土類金属間化合物およびTiFe_2などの遷移金属-遷移金属間化合物についてアンモニアを媒介とする窒素の吸蔵特性を検討した。その結果、これらは通常の高圧窒素容器(充填圧:150kg/cm^2)と比べ2〜2.5倍もの窒素を吸蔵放出することが明らかとなった。また、窒素の吸蔵-放出サイクルを繰り返すに従って化合物が活性化され、吸蔵される窒素量が増大することもSm_2Fe_<17>において観察された。さらに、熱力学的および分子軌道計算より、金属窒化物としての窒素の貯蔵は吸蔵媒体となる金属と窒素との親和性、すなわち生成エンタルピーと密接に関連すると結論された。一方、上記の化合物表面に活性なルテニウム金属を担持したところ、アンモニアの分解および生成反応が促進され、アンモニアを媒介とする窒素の吸蔵-放出速度が向上し、その結果窒素吸蔵能も向上することが明らかとなった。また、さらに窒素ガスを一次供給源とした窒素の吸蔵が可能となり、吸蔵された窒素を水素と反応させアンモニアを生成させることで、窒素固定型の吸蔵媒体となることも実証された。

The applicants have previously studied the efficient synthesis process of Sm_2Fe_<17>×N_x [Sm_2Fe_<17>+0.5N_2→Sm_2Fe_<17>N_x], which surpasses Nd_2Fe_<14>B, which is currently being used as a super-strong magnet, in terms of Curie temperature and anisotropic magnetic field, and have found that this raw material alloy has a high catalytic N_2分子解离活性的功能。此外，还通过组合分析和反应之前和之后通过组成分析来证实氮的可逆吸收和释放[SM_2FE_ <17> N_X→SM_2FE_ <17> N_Y+0.5（X-Y）N_2]。因此，基于这种背景，今年，我们研究了硝化物前后的表面状态，以及具有LN_2FE_ <17>（LN =稀土）与金属层间化合物的氮气存储特性的基质间化合物的N_2分子的解离活性，并在识别特殊反应场的氮间储存特性。首先，在这个财政年度，除SM_2FE_ <17> N_X外，我们还检查了氨介导的氮介导的氮储存特性，用于过渡金属过渡金属跨金属化合物，例如ln_3（fe，m）_ <29>（m = ti等）和过渡金属转变金属转换Intermertallicermetallictallicmetallic compin___2。结果，发现这些吸收并释放2至2.5倍的氮是正常高压氮容器（填充压力：150 kg/cm^2）。在SM_2FE_ <17>中还观察到，随着氮储存循环的重复，该化合物被激活，并且储存的氮量增加。此外，热力学和分子轨道计算得出的结论是，氮作为氮化金属的储存与用作储存培养基和氮的金属的亲和力密切相关，即形成的粒度。另一方面，当在上述化合物的表面支撑活性芳族金属时，促进了氨分解和形成反应，并提高了氨介导的氮储存和释放速率，因此，氮储存能力也得到了提高。此外，已经证明可以使用氮气作为主要来源存储氮，并且通过将储存的氮与氢反应以产生氨，它成为一种氮固定型储存培养基。