アンモニアの特性を利用した固体材料と関連する機能性の創出

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アンモニアは肥料や工業用の用途のほかに、カーボンフリーの燃料実現に向けた取り組みが盛んである。エネルギーキャリアとしての活用を想定する場合、アンモニア自身の材料としての性質・利用価値向上も重要な研究といえる。本研究ではアンモニアを使った無機化合物合成技術を応用し、遷移金属アミドとアンモニア錯体を利用して解離平衡状態を固体中で実現しようとしている。研究初年度は四塩化チタンTiCl4とナトリウムアミドNaNH2の反応を試みることにより、遷移金属アミドの合成を行った。赤外分光法により反応物にTi-NH2基が存在することが判明し、これを化学輸送して適切に熱分解することによって複合アニオン化合物であるTiNClが合成できることを見出した。これは従来複雑な合成を必要とする同化合物を、封管のみで合成できる新しい合成法を確立した。この物質がインターカレーションによって超伝導を示すことはよく知られているが、この合成法が物性へ及ぼす影響について光電子分光法を用いて議論し、論文としてまとめた。またこれらの合成反応過程の検証に伴い、四塩化チタンとアンモニアを反応させる従来のTiNCl合成法も吟味し、合成過程による基礎物性変化を調べ、論文としてまとめた。上記検討に加え、次年度検討予定であった自家製ソックスレー抽出器を設計・製作し、液体アンモニアを用いた合成反応も試みた。チタンのみでなく、ジルコニウムやハフニウムを用いた同様の反応も試みている。さらにアンモニアをフラックスとして利用するための高圧力下での合成・測定に関する原理検証も並行した。