AB_2/AB_5ブロック積層型超格子構造における水素吸蔵特性および局所構造に関する研究

AB_2/AB_5块状堆叠超晶格结构储氢特性及局域结构研究

基本信息

批准号：
09J07247
负责人：
石川亮
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

新規水素吸蔵合金として近年La-Ni系超格子化合物が注目されている.この化合物は大きな水素吸蔵量を示すAB_5およびLaves相(AB_2)が単位胞スケールで積層する構造を有している.この合金系の吸蔵特性の大幅な改善には,水素吸蔵-放出に伴う原子レベルでの局所構造変化の理解が特に重要である.本研究では,Laサイトの一部を置換した(La,Y)_5Ni_<19>化合物の水素吸蔵特性評価(PCT測定)および水素吸蔵-放出に伴う構造変化を走査透過型電子顕微鏡(STEM)により観察を行った.初期過程において水素はLaves層部分のみで水素吸蔵が行われており,その際にLaves層部分の一部のNiが分解する不均化反応が引き起こされ安定な水素化物((Y,La)H_3)を形成することが原子分解能STEM観察により明らかとなった.したがって,水素の可逆的な吸蔵-放出はAB_5層部分のみが担っており,Laves層部分の改善が有効であることが示唆される.そこで,ドープ元素として原子半径の小さなErによる水素吸蔵特性の改善を試みた.新たな化合物として(La,Er)_5Ni_<19>をおよび(La,Sc)5Ni_<19>作製しPCT測定による評価を行ったところ,可逆的な水素吸蔵量が0.5H/Mから1.0H/M(H/M:金属原子(M)に対する水素原子の数)へと飛躍的な改善が見られた.またSTEMによる観察を通してErおよびScがLaves層部分に規則化していることが明らかとなった.このような局所領域への規則化は電子エネルギー損失分光(EELS)でも確認することができており、添加元素を選択することで水素吸蔵特性を制御できることが明らかとなった.

La-Ni超级晶格化合物最近引起了新的氢储存合金的关注。该化合物具有一个结构，其中AB_5和LAVES相（AB_2）表现出较大的氢存储量，以单位细胞尺度层压。为了大大提高该合金系统的存储特性，了解由于氢的储存和释放而导致的原子水平上的局部结构变化尤为重要。在这项研究中，更换了部分LA位点的（LA，Y）_5NI_ <19>原子分辨率茎观测表明，使用扫描透射式显微镜（stem）进行了化合物（PCT测量）的氢储存特性（PCT测量），与氢存储和释放相关的结构变化进行了。在最初的过程中，氢仅在Laves层部分中被吸收，此时，NI分解了薰衣草层部分的一部分，导致形成稳定的氢化物（（Y，LA）H_3）。因此，只有AB_5层部分负责可逆的储存和释放氢，这表明Laves层部分的改进是有效的。因此，我们试图通过ER改善氢存储特性，ER具有较小的原子半径作为掺杂元件。当我们制造（LA，ER）_5NI_ <19>和（LA，SC）5NI_ <19>作为新化合物，并通过PCT测量进行评估时，我们发现可逆的氢存储量为0.5。从h/m到1.0h/m（h/m：相对于金属原子（m）的氢原子的数量（M）。此外，通过使用STEM的观察，可以通过电子能量损失（eels）的既定属性来确认，并且可以确认这种命令在laves层中排序。元素。