高圧合成法によるH/Mが4を超えるアルカリ土類-7B遷移金属系水素化物の探索

高压合成法寻找H/M大于4的碱土7B过渡金属氢化物

• 批准号: 14750570
• 负责人: 亀川 厚則
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750570/
• 关键词: 高圧合成法; 水素化物; 水素; アルカリ土類金属; 水素吸蔵合金; 水素エネルギー; 高圧合成; 新規水素化物; プロチウム

アンビル式高圧装置を用いて、高い水素含有量の新規水素化物を合成することを本研究の目的とした。軽量であるMgをベースとし、希土類元素および遷移金属元素を組み合わせることにより新規水素化物が合成可能であるか検討し、得られた新規水素化物の結晶構造、水素含有量および熱的安定性を調査した。Mg-希土類元素系ではMg-Sc、Mg-La、Mg-Ce、Mg-PrおよびMg-Nd系について新規水素化物の探索を行なった。その結果、MgH_2-xmol%LaH_3、MgH_2-xmol%CeH_<2.5>、MgH_2-xmol%PrH_3においてx=25~33付近に新規水素化物相が出現した。また、この水素化物相はMg-La系およびMg-Ce系においては3GPa以上、Mg-Pr系では5GPa以上において出現した。これらの相はいずれも正方晶系の単位格子を有しており、約600Kで吸熱を伴う水素解離が生じ、Mgと希土類水素化物に分解することが判明した。また、x=25においてMg-La、Mg-CeおよびMg-Pr系はそれぞれ4.1mass%、3.7mass%および3.9mass%の水素を含有することが明らかになった。一方、Mg-ScおよびMg-Nd系については本研究にて用いた高圧装置の限界圧力6GPaまででは原料および高圧下で形成されるY-MgH_2のみが出現し、新規水素化物の合成は確認されなかった。上記の通り、モル量あたりの水素含有量H/Mが4を超える化合物の合成には至らなかったが、2年の研究期間の間で4つもの新規化合物が合成され、今後の更なる進展が十分に期待される結果を得た。

The purpose of this research is to use an Ambil-type high-pressure device to synthesize new hydrated compounds with high water content. Investigation of Mg content, rare earth elements, and migrating metal elements in the synthesis of new hydrate compounds; investigation of crystal structure, water content, and thermal stability of new hydrate compounds. The Mg-rare earth element system is a new type of element compound for Mg-Sc, Mg-La, Mg-Ce, Mg-Pr and Mg-Nd systems. MgH_2-xmol % LaH_3, MgH_2-xmol% CeH_3, MgH_2-<2.5>xmol % PrH_3 and MgH_2-xmol % PrH_3 were found in the range of x=25~33. The hydrate phase of Mg-La system and Mg-Ce system is more than 3GPa, and Mg-Pr system is more than 5GPa. The phase of the tetragonal crystal system has been determined at about 600K. The absorption of heat is accompanied by the dissociation of water and the decomposition of Mg and rare earth compounds. The Mg-La, Mg-Ce and Mg-Pr systems contain 4.1 mass %, 3.7 mass % and 3.9 mass % of water. On the one hand, the Mg-Sc and Mg-Nd systems have a limit pressure of 6GPa in the high-pressure equipment used in this study. However, Y-MgH_2 is formed from raw materials and at high pressures. Therefore, the synthesis of new hydrated compounds has been confirmed. The synthesis of new compounds was carried out during the research period of 2 years, and the progress in the future is very much expected.

项目成果

Hitoshi Takamura: "The Electronic Structure of MgY_2H_<6+δ> High-Pressure Hydride"Materials Transactions. 44・4. 583-588 (2003)

高村仁：“MgY_2H_<6+δ>高压氢化物的电子结构”材料交易44・4（2003）。

H.Takamura: "High-Pressure Synthesis of Novel Hydrides in Mg-RE Systems and Their Hydrogen Content (RE=Y, La)"Materials Science Forum. 419-422. 983-988 (2003)

H.Takamura：“Mg-RE 体系中新型氢化物的高压合成及其氢含量（RE=Y，La）”材料科学论坛。