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ラマン分光分折法による高温NaOH溶媒中の酸化物イオンに関する研究

A Study on oxide ions in sodium hydroxide solvent at high temperature by laser Raman spectroscopy

上野 文義  ; 大鳥 範和

Ueno, Fumiyoshi; Otori, Norikazu

高温のナトリウムが大気中において燃焼し高温の溶融体を形成する際、湿分を吸ってNaOHが生成し、その結果NaOHを溶媒とする高温のナトリウム化合物溶融体となる場合がある。この溶融体中に過酸化物イオン(O$$_{2}$$$$^{2-}$$)が存在するとき、その高い酸化能力によって鉄鋼材料などを著しく腐食すると考えられている。本研究は、高温のNaOH溶媒中の過酸化物イオンの存在状態を調べることを目的として実施した。腐食性の強い高温融体にも適用可能なラマン分光分析法を採用し、Na$$_{2}$$O$$_{2}$$試薬単独またはNaOHとの混合試薬について測定を行った。この実験を行うために、試料を最高1073Kまで加熱する能力を有しかつArガス中に密封できる試料加熱容器を用意した。得られたスペクトルに基づいて、高温のNaOH溶媒中での過酸化物イオンの存在や安定性について検討した。また、Na$$_{2}$$O$$_{2}$$試薬中に含まれる不純物の超酸化物イオン(O$$_{2}$$$^${-}$)イオンの安定性についても検討した。その結果、過酸化物イオンは単独では873Kまで、NaOH溶媒中では823Kまで安定に存在することが示された。また、超酸化物イオンは単独の場合は873Kまで、NaOH溶媒中では773Kまで安定に存在することが示された。さらに、超酸化物イオンは高温において過酸化物イオンに変化することはないと考えられた。

If high temperature sodium is burned in humid air, its compound will become high temperature melt of sodium hydroxide as a solvent. If this melt includes peroxide ion, it will be a considerably active aggressive and corrosive for steels. This study was carried out in order to investigate the ability of presence of peroxide ion in sodium hydroxide solvent at high temperature. Laser Raman Spectroscopy was employed to analyze the Raman spectra of sodium peroxide and mixed specimen of sodium hydroxide with sodium peroxide. These reagents were heated up to 1073K under Ar gas atmosphere in the specially made vesse1. Detectability and stability of peroxide ion at high temperature were investigated. Also we investigated about superoxide ion by using sodium peroxide and potassium superoxide. Superoxide ion was induded in sodium peroxide as an impurity. As the result, the stability of peroxide ion in high temperature melt was showed up to 873K for sodium peroxide and 823K for sodium hydroxide mixed with sodium peroxide. And as the results for superoxide ion, its stability was showed as up to 873K for unmixed potassium superoxide and up to 773K for sodium hydroxide mixed one. Additionally, it was considered that superoxide ion will not change into peroxide ion in sodium hydroxide solvent at high temperature.

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