V_2O_5粉体の徴組織との関係における反応性評価

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(1)V_2O_5ーFe_2O_3系粉体間反応、粉体間反応速度は粉子相互の接触点数に定存することは広く知られていたが、反応を表現するための適切なモデルが報告されていないため、哲量化は不可能と考えられてきた。本年度の計画でV_2O_5が関与する粉体間反応の一例としてこの系を選び以下の成果を得た。まず、拡散対実験により拡散成分はV_2O_5であること、拡散係数は600℃において約1×10^<ー16>m^2S^<ー1>である。また、平均粒径が1.3μmのV_2O_5,18,44,79,145μmの4種類のFe_2O_3の粉体試料から、それぞれ等モル混合試料を調製し、600℃で 反応速度を測定した。反応速度は従来の球殻反応モデルでは表現できなかった。これに対し、最近考案された接触点同心球モデルを使うことにより、これら4種類の試料全ての反応速度の測定値は、上述の拡散係数に基づく計算値と良く一致した。よって反応速度の定量化の可能性が示された。(2)V_2O_5ーSO_2系環元反応、V_2O_5の層状構造のため〓断操作によりV_<2n>O_<5nー2>系中間酸化物が誘導されることが予測されている。このことは環元過程でV_2O_5、V_6O_<13>およびVO_2の間ではトポタキシ-が観察されたことから実証されている。本年度は、V_2O_5単結晶をSO_2で37.5℃において環元してV_4O_9を調整し、2つの結晶間の相関性をTEMにより調べた。V_2O_5単結晶はB_2O_3によるフラックス法で調整した。V_2O_9の間にはトポタキシ-が見られ、方位関係は[001]V_2O_5//[100]V_<>O_9および[010]V_2O_5と[010]V_4O_9のなす角度は48度である。このことから、V_4O_9はV_2O_5中の酸素層を4枚目毎に除去し、1/6[103]V_2O_5に〓断させることにより導くことができる。よって、V_4O_9もV_6O_<13>同様にV_2O_5の〓断構造の一つであることが実証された。