金属単結晶の表面X線回折; 水素吸収のチャンネル形成の推測

Surface X-ray diffraction from single-crystalline metal; Formation of channel for hydrogen absorption

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。パラジウムは、古くから研究されている水素吸蔵材料であるとともに、結晶性の高い単結晶が得られ、清浄表面を得ることも容易である。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する。実験は、SPring-8の表面界面ビームラインBL13XUで行った。水素への暴露と加熱処理を繰り返す「熱サイクル過程」により、Pd(110)表面は、水素の表面被覆率1原子層に対応する(21)構造と、被覆率1.5原子層に対応する(12)構造との間を行き来することが低速電子線回折により確認された。この「熱サイクル過程」を繰り返したときの表面X線回折プロファイルの変化を測定したところ、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。

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