新規チタノシリケート系マイクロポーラス水和物の合成と構造評価

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チタノシリーケートおよびジルコノシリケートの構造と脱水挙動などについて下記の成果を得た。(1)新規ジルコノシリケートNa_2ZrSi_2O_7・H_2Oの電子回折、およびX線粉末回折パターンのリートベルト法による構造解析の結果を考察し研究の取りまとめを行った。結晶構造は、単斜晶系に属し、空間群甜C2/c;a=5.471,b=9.411,c=13.097Å,β=92.85°である。骨格構造はZrO_6八面体から成る層とSi_2O_7パイログループから成る層の積み重なりから成る。パイログループ層にはミクロポアが存在し、ミクロポア内をNaとH_2Oが占有している。一般組成式A_<2(3)>MT_2O_7(A:Na,K;M:Zr,Lu,Sc;T:Si,Ge)で表される一連の9つの化合物の結晶構造のトポロジカルな類似性を考察した。一連の構造は、結晶を構成する頂点共有Si_2O_7パイログループの歪みパラメータと、MT_2O_7骨格構造の密度(単位体積当りの陽イオン数)により系統的に整理出来ることを示した。(2)チタノシリケートNa_4Ti_4Si_3O_<16>・6H_2O(略号GTS-1)の吸水-脱水反応につき、蓄熱剤への応用を検討した。大気中におけるTG-DTA測定では、70℃付近および200℃付近で2段階の脱水反応がみられた。また、250℃までの加熱と、室温で14mmHgの水蒸気圧下での保持を8回繰り返しても、可逆的な脱水-吸水反応が保持される。脱水-吸水反応の繰り返しによる結晶構造の変化は見られなかった。また、60-100℃において真空排気脱水した試料について測定した、水和反応のエンタルピー変化は50-60kJ/H_2O-molであり、A型ゼオライトの水和エンタルピーにほぼ匹敵する値であった。含水量はA型ゼオライトの50-60%程度であるが、脱水温度がA型ゼオライトに比べ30℃以上低い点が蓄熱剤として魅力的である。