Structural analysis of nano-transition-metal-oxides

ナノ遷移金属酸化物の構造解析

社本 真一  ; 飯久保 智; 樹神 克明   ; 田口 富嗣; 古屋仲 秀樹*; 竹内 謙*; 小原 真司*; Loong, C.-K.*; Proffen, T.*

Shamoto, Shinichi; Iikubo, Satoshi; Kodama, Katsuaki; Taguchi, Tomitsugu; Koyanaka, Hideki*; Takeuchi, Ken*; Kohara, Shinji*; Loong, C.-K.*; Proffen, T.*

マンガン酸化物やチタン酸化物のようなナノ遷移金属酸化物粉末粒子の局所構造をX線と中性子粉末回折データを用いて研究を行ってきた。例えば、結晶構造のわからないナノマンガン酸化物試料は海水のようなpptレベルの水溶液中でさえ、金吸着剤として非常に高い効率を示す。ナノ物質では結晶構造パラメーターを決めることにはいろいろな困難が伴う。幅広い回折ピークをフィットする代わりに、2体分布関数では相対的に短距離の原子間距離で鋭いピークを示す。例えば、絶対値のスケールでピーク面積を解析することで、マンガンイオンの価数又はナノマンガン酸化物MnO中のマンガン原子の原子分率を求めることができる。

Local crystal structures of nano-transition-metal-oxide powder samples, such as manganese oxide and titanium oxide, have been studied by the atomic pair distribution function (PDF) analysis of X-ray and neutron powder diffraction data. For example, the nano-manganese-oxide (nano-Mn-O) sample with unknown crystal structure shows ultrahigh efficiency as a gold adsorbent even from ppt-level aqueous solutions such as the seawater. For the nanomaterials, there are various difficulties to determine the crystallographic parameters. Instead of fitting broad diffraction peaks, the PDF reveals relatively sharp features at short interatomic distances. For example, by analyzing the peak areas in absolute scale, a valence of a manganese ion or an atomic fraction of manganese ion in the nano-Mn-O sample, MnO, can be determined.