回転水噴霧法による急冷凝固粉末の超薄切片法による電顕観察と物性

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回転水噴霧法、金型鋳造など種々の冷却速度で凝固させたAlー50w/oCu合金を熱アルカリ溶液でAlを抽出し、ラネー合金触媒を作成した。従来の遅い冷却速度で得られた合金から作られたラネー触媒の触媒活性度に比較して、回転水噴霧法によって作られた急冷材からのラネー触媒は40%以上活性度が上がった。このような活性度の向上は金属の凝固時の冷却速度と明確な関係を示した。X線回折によるとアルカリ抽出されたラネー触媒はほぼCu単相の回折線を示したが、回折線は冷却速度が早いほどブロードであり、生成したCuの粒子が冷却速度が速いほど微細であると予想された。そこで、本研究ではラネー粉末をエボキシ樹脂に包埋しウルトラファインマイクロトームでダイアモンドナイフを使って約数nm程度の厚さの超薄切片を作成し、メッシュにホールドして直接電顕によって観察した。ラネー銅の場合にはダイアモンドナイフによって超薄切片を作成することは容易であり良好な試料が得られた。電顕観察によると急冷した場合にCuは数十ナノメータ程度の微細な構造をを示し、X線の結果と良い対応が得られた。このことから、触媒活性の向上は主として、Cu粒子の微細化による比表面積の増大によると考えるとうまく説明ができ、この結果は吸着法による比表面積測定とも対応した。急冷によるCuの微細化の理由としては1%添加したTiが急冷によりO相に固溶し、この固溶Tiがアルカリ抽出中に生じるCu原子の移動によるCu粒子の粗大化を抑制したものと推定している。今後はこのメカニズムをCu原子のまわりの結合状態をESCAなどで調べることにより、少しずつ明らかにし、より向性能なラネー銅の開発のための基礎資料としたい。