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珪酸塩ペロブスカイト中の酸素欠陥を伴うアルミニウムの置換機構に関する研究

硅酸盐钙钛矿中铝与氧空位的取代机理研究

基本信息

批准号：
14740306
负责人：
糀谷浩
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Gakushuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

高圧合成実験からMgに富んだ非化学量論的組成を持つMgSiO_3-MgAlO_<2.5>系ペロブスカイトの存在が明らかとなった。そこで、そのようなペロブスカイト中におけるAlの置換機構の詳細をさらに解明することを試みた。酸素欠陥を持つと考えられるMgSi_<0.9>OAl_<0.1>O_<2.95>ペロブスカイトの格子定数は、a軸とc軸に関して酸素欠陥のないMg_<0.95>Si_<0.95>Al_<0.1>O_3ペロブスカイトと同じであるが、b軸に関してはより小さい。MgSi_<0.9>Al_<0.1>O_<2.95>ペロブスカイトのX線回折パターンのリートベルト解析は、SiO_6八面体が変形していることを示している。この変形は、上述のユニットセルのb軸方向の縮みと調和的であり、酸素欠陥により引き起こされていることが示唆される。また、27GPaにおけるMgSi_<1-X>Al_XO_<3-X/2>ペロブスカイトの1400℃でのAlの固溶量はX=0.07(1)、一方1800℃ではX=0.09(2)であったことから、温度上昇に伴いAl固溶量が増加するという温度依存性を持つことが明らかになった。さらに、組成の解析から、1400℃試料中のAlの酸素欠陥置換成分はX=0.03,チェルマク置換成分X=0.04、であった。一方、1800℃試料のAlの酸素欠陥置換成分はX=0.03,チェルマク置換成分はX=0.06であった。このことから、酸素欠陥置換によるAlの最大固溶量は約X=0.03であり、それ以上のAlはチェルマク置換により固溶していることが考えられる。さらに、Alの固溶量がX=0.05である酸素欠陥ペロブスカイトの^<27>Al-NMR測定結果をX=0.1ペロブスカイトのものと比較すると、8配位サイト中のAlのシグナルは完全には消失していないものの、6配位サイトのものに比べ相対的に低下していることが示された。この結果は、酸素欠陥置換によるAlの最大固溶量がX=0.05より少なく、それ以上のAlはチェルマク置換により固溶していることを示唆しており、組成解析による結果を支持している。

The existence of Mg-rich non-stoichiometric compositions in the MgSiO_3-<2.5>MgAlO_3 system was investigated. The details of the replacement mechanism are as follows: MgSi_Al_ O_3 is the same as MgSi<0.9>_Al_<0.1><2.95>O_3, and <0.95>MgSi_<0.95>Al_<0.1>O_3 is the same as MgSi_O_3. The X-ray diffraction pattern of MgSi_<0.9>Al_<0.1>O_<2.95>(2-X)_2-x-ray diffraction pattern was analyzed by XRD, and the transformation of SiO_6 octahedron was observed. The shape of the ring is different from the shape of the ring. The ring shape of the ring is different from the shape of the ring. The ring shape of the ring is different from the shape of the ring. The ring shape of the ring is different from the shape of the ring. The <1-X>solid solution of Al at 1400℃ X=0.07(1) and at 1800℃ X =0.09(2) at 27GPa increases with increasing temperature. In addition, the analysis of the composition shows that the replacement component X=0.03, the replacement component X= 0.04, and the replacement component X= 0.05 in the sample at 1400℃. A square, 1800℃ sample of Al acid element incomplete replacement composition X = 0.03, The maximum amount of Al in solution is about X=0.03. In addition, the solid solubility of Al in the 8-coordinate system X=0.05 <27>and the Al-NMR measurement results X=0.1 were compared. The Al in the 8-coordinate system X= 0.05 and X=0.1 were completely disappeared, while the Al in the 6-coordinate system X = 0.05 and X = 0.1 were lower than those in the 6-coordinate system X = 0.05 and X = 0.01 respectively. These results are supported by the results of the chemical analysis of Al in solution X=0.05.