水溶液中における鉄イオンの酸化還元で形成させたナノ粒子の解析と制御

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鉄系化合物は、鉄の資源の豊富さから機能性材料として多くの分野において利用されることが期待される。鉄系化合物でも、特に鉄の酸化物やオキシ水酸化物は、NiやCrなどの異種元素を添加することにより粒子形態や生成する酸化物の種類を制御することにより、耐大気腐食性の高い保護性の酸化物となることが報告されている。しかしながら、酸化物の生成過程におけるこれら異種元素の役割については明らかにされていなかった。本研究では、鉄酸化物の中間体であり、鉄の2価を含むグリーンラストに注目し、グリーンラストからの酸化物の生成過程を評価することにより、NiやCr、Mn、Cuなどの異種元素の働きについて明らかとした。本研究の成果は、耐候性鋼の高機能化にむけた材料設計をする上で重要な知見となることが期待される。また、グリーンラストは鉄の2価を含む化合物である。そこで、これまでのグリーンラストの合成に関する知見を生かし、同じく鉄の2価を含む鉄化合物であり、リチウムイオン2次電池の正極材のりん酸鉄リチウムを合成した。さらに、SPring-8にて萌芽的研究支援利用研究課題の一環として、充放電に伴う鉄の化学状態変化について、Ex-situおよびIn-situのX線吸収分光法にて測定し、電荷移動と鉄の化学状態変化の対応の崩れについて明らかにした。本研究の成果は、りん酸鉄リチウムの充放電性能の劣化やさらなる高機能化につながることが期待される。