X-ray diffraction study on hydrogen-induced Pd(110) surface reconstruction

水素誘起Pd(110)表面再構成構造のX線回折

高橋 正光; 藤川 誠司*; Hu, W.; 田尻 寛男*

Takahashi, Masamitsu; Fujikawa, Seiji*; Hu, W.; Tajiri, Hiroo*

水素化は、材料最表面への水素分子の解離吸着によって始まり、表面第2層目以下の原子への水素吸蔵へと進行していく。この過程で水素化を容易にしている要因、逆に阻害している要因を明らかにすることは、水素貯蔵材料の性能向上に役立つ。本研究では、表面X線回折法による定量的な表面構造解析に基づいて、パラジウム単結晶における水素吸収メカニズムを検討した。実験は、SPring-8の表面界面ビームラインBL13XUで行った。水素暴露量と試料温度とをパラメータとして、Pd基板表面の放射光X線回折測定を行った。表面X線回折プロファイルの変化の測定から、水素吸蔵量の増加が観測され、水素吸着から水素吸蔵へと進行する過程をとらえることができた。

Absorption of hydrogen into a substrate begins with dissociated adsorption of hydrogen molecules. The mechanism of the transition from adsorption to absorption is an important knowledge for improving the performance of hydrogen storage materials. The aim of the present study is to verify the hydrogen absorption model in atomic scale through quantitative determination of structures of hydrogen-adsorbed Pd(110) by synchrotron X-ray diffraction. Experiments were performed at a synchrotron beamline 13XU at SPring-8 using a surface X-ray diffractometer integrated with a UHV chamber equipped with a cryostat. We measured five crystal truncation rod (CTR) profiles with increasing substrate temperature to room temperature from 57 K after the substrate was exposed to 10 Torr s hydrogen. Results show an atomic-scale picture that explains how adsorbed hydrogen is absorbed into the Pd bulk.