ゼオライトの非晶質化によるナノ粒子分散ガラスの作成とその微視的機構の解明

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フォトクロミックガラスや非線形光学ガラスに代表される機能性ガラス材料の作成においては、機能発現の鍵となるハロゲン化銀や金属微粒子のサイズ及び分散状態を制御することが重要である。本研究ではクラスター状のゲスト物質を細孔内に吸着したゼオライト結晶の加熱、非晶質化、燒結によって微粒子のサイズ、分散状態を制御したバルクガラス材料を作成するための基礎的知見として、加熱による非晶質化と微粒子の生成・分散過程の微視的機構を明らかにすることを目的とする。昨年度の研究経過においてはNiイオンを導入したX型、Y型およびA型ゼオライト(Ni-X,Ni-Y,Ni-A)を加熱することによって直径10nmのスピネル構造微結晶(NiAl_2O_4)を分散させる事に成功した。この微結晶生成過程ではフレームワークを構成するAlと外部から導入したNiイオンが反応することでスピネルが生成した。本年度の研究ではこのようなフレームワークとの反応を避け、より安定したクラスターを分散させることを目的としてPtを導入したゼオライトを用いたバルク焼結体の作成を試みた。試料作成はX型ゼオライトに水溶液によるイオン交換法を用いてPt(NH_4)^<2+>_3イオンを導入した。これを種々の温度、時間で熱処理し、粉末X線回折パターンの変化を調べると共に、高分解能透過電顕観察を行った。これらの結果より、加熱による(NH_4)^<2+>_3イオンの解離と共にPt微粒子が生成し、徐々にゼオライト骨格を壊しながら成長することが明らかになった。Pt微粒子は直径約5nmとNiの場合よりもさらに微細なものを得ることができた。また加熱温度を調節することによってほぼ同サイズのPt微粒子がゼオライト結晶中に分散したものと非晶質中に分散したものの2種類が得られた。