ラマン分光分析法を用いたNaFe複合酸化物の分析

A Study on sodium iron oxides by laser raman spectroscopy

上野 文義  ; 大鳥 範和

Ueno, Fumiyoshi; Otori, Norikazu

空気中に曝された高温の金属ナトリウムは、空気中の酸素や水分と反応してNa2O3,Na2O2,NaOH等を発熱的に生成する。これらのナトリウム化合物が鉄鋼材料と接触して腐食反応を生じるとき、温度、塩基度、酸素ポテンシャルに依存して、Na4FeO3,Na5FeO4,Na3FeO3等のNaFe複合酸化物が形成されると考えられる。本研究では、NaFe複合酸化物の結晶構造を明らかにするためのアプローチとしてレーザーラマン分光分析法を用い、室温におけるラマンスペクトルの基礎的なデータを得ることを目的に、合成された高純度のNa4FeO3,Na5FeO4,Na3FeO3に対する測定を実施した。 また、市販のNaFe化合物に対するラマン分光測定の結果と比較し、これら化合物のスペクトルの特徴を調べた。その結果、上記3種のNaFe複合酸化物の室温でのスペクトルの特徴を明らかにすることができた。同時にこれら化合物のラマン分光分析に適切な励起レーザー出力範囲が見出され、高い出力では不可逆的にスペクトルが変化することが明らかとなった。また、Na4FeO3をArガス中で573Kまで加熱した場合、レーザー出力を変化させた場合と同様にスペクトルが不可逆的に変化することもわかった。

High-temperature sodium on exposure to the air produces a corrosive melt including NaO, NaO and NaOH. If the melt contacts with steel, corrosion reaction occurs and several sodium-iron complex oxides (NaFeO, NaFeOt, NaFeO, etc.) produce depending on temperature, basicity and oxygen potential. In this study, as an approach to clarily the crystallne structure of the complex oxides, laser Raman measurements of the complex oxides were carried out to obtain fundamental Raman spectra of synthesized pure NaFeO, NaFeO and NaFeO in room temperature. Additionally, the results were compared with commercially available sodium-iron compounds and distinguishable patterns in the typical spectra of each complex oxide were examined. As the results, the distinguishable patterns were found for each oxide. Moreover, irreversible changes of the spectra under exposure to the higher laser power were found out so that appropriate laser power was recognized for Raman analysis of the complex oxides, in addition, the same irreversible spectra change was also found under high temperature up to 573K in Ar gas atmosphere as under exposure to the higher laser power.