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吸収端XAFS測定による各種粘土鉱物中におけるセシウムの収着構造辻 卓也; 松村 大樹; 小林 徹
SPring-8/SACLA利用研究成果集(インターネット), 11(4), p.214 - 217, 2023/08
天然に存在する粘土鉱物は様々な層構造をもち、セシウムイオン等の陽イオン収着サイトは複数存在すると考えられており、層間サイト、表面サイトや端面サイト等が存在すると考えられている。福島第一原子力発電所事故後に放射性セシウムにより汚染された土壌中での詳細な収着構造解明のため、本研究ではセシウムを飽和収着させた粘土鉱物試料に対しCs 吸収端X線吸収分光(X-ray absorption fine structure, XAFS)測定を行い、セシウム収着様式の比較を行った。その結果、各種粘土鉱物においてスペクトルの詳細構造に差がみられ、四面体シートや八面体シートへの収着等、収着構造の違いに起因するセシウム収着様式の違いが明らかになった。
稲川 康平*; 松村 大樹; 谷口 昌司*; 上垣 伸弥*; 中山 智仁*; 浦野 純乃介*; 青谷 拓朗*; 田中 裕久*
Journal of Physical Chemistry C, 127(24), p.11542 - 11549, 2023/06
Passive autocatalytic recombiner (PAR) represents a potential technology for ensuring process safety in the hydrogen society. PARs function through the catalytic oxidation of generated or leaked hydrogen, facilitating its conversion into water and effectively mitigating the risk of hydrogen explosions. CO is recognized as a catalyst poison that hampers surface catalytic reactions. To investigate the negative effects of CO on the local structure of platinum metal nanoparticle catalysts during water formation, in situ and time-resolved X-ray absorption spectroscopy analyses were conducted. The results revealed that the Pt-Fe/CZY catalyst exhibited notable hydrogen oxidation activity even in the presence of CO. The enhanced performance can be attributed to the combined effects of Pt-Fe alloy composition and CZY support materials.
成田 弘一*; 前田 泰生*; 所 千晴*; 鈴木 智也*; 田中 幹也*; 塩飽 秀啓; 矢板 毅
RSC Advances (Internet), 13(25), p.17001 - 17007, 2023/06
セレン(Se)は様々な産業分野で広く利用されており、工業生産として銅精錬時に陽極スライムから副産物として回収・精製されている。Seは人体にとって必須微量元素であるが、多量摂取による健康への悪影響も知られているため、自然環境におけるSe濃度と酸化状態を明らかにし、Se除去のために効率的なSe溶媒抽出法の確立が必要とされている。今回、N-2-エチルヘキシル-ビス(N-ジ-2-エチルヘキシル)アミン(EHBAA)を用いて塩酸溶液からSe(IV)とSe(VI)の抽出機構を検討した。放射光XAFS測定の結果から、EHBAAで抽出したSe(IV)及びSe(VI)錯体の内圏は、それぞれ[SeOCl
], [SeO
]
であることが明らかになった。また、8M塩酸溶液からのSe(IV)の抽出は溶媒和型の反応であり、0.5M塩酸溶液からのSe(VI)の抽出は陰イオン交換型反応であることが示された。これらの情報をもとに、より効率的な抽出剤の開発につながる研究へ発展させたい。
-edge X-ray absorption fine structure study of 
-type 
CuO
( = Rare Earth); Toward unified understanding of electronic state of -type cuprateChen, Y.*; 浅野 駿*; Wang, T.*; Xie, P.*; 北山 慎之介*; 石井 賢司*; 松村 大樹; 辻 卓也; 谷口 貴紀*; 藤田 全基*
JPS Conference Proceedings (Internet), 38, p.011050_1 - 011050_6, 2023/05
To investigate the variation of the electronic state of -type cuprate due to annealing, we performed Cu -edge X-ray absorption fine structure measurements on PrCuO (PCO) and Pr
La
CuO (PLCO). The induced electrons due to annealing (
) in PCO and PLCO were approximately 2
, consistent with a model of electron doping to Mott insulator. Here, 
and represent the amount of excess oxygen from the stoichiometric composition in the as-sintered compound and that of oxygen loss due to annealing, respectively. Furthermore, the energy of the Einstein oscillator (
) for the Cu-O
bond was evaluated by extended X-ray absorption fine structure analysis. (O denotes the in-plane oxygen.) We found a small annealing effect on for both PCO and PLCO.
池田 侑典*; 松村 大樹; 辻 卓也; 生井 飛鳥*; 井元 健太*; 所 裕子*; 中林 耕二*; 大越 慎一*
Inorganica Chimica Acta, 550, p.121434_1 - 121434_8, 2023/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Inorganic & Nuclear)A film of a cyanido-bridged Cu-Mo assembly Cu[Mo(CN)
]
8HO (CuMo-film) was electrochemically synthesized. Unlike analogs with a formula of M[Mo(CN)]zHO (M = Mn, Fe, Co), which show tetragonal crystal structures, the CuMo-film shows a monoclinic structure in the C2/m space group with cell parameters of a = 17.2461 
= 125.1089
, and V = 1774.44 
. Extended X-ray absorption fine structure analysis traced the bond distances around the Cu site as 1.93-2.30 
for Cu-N and 2.01-2.40 for Cu-O. CuMo-film exhibits photo-switchable magnetization with T
= 18 K and dielectric relaxation related to the hydrogen bond network. The change of activation energy (E
) of the dielectric relaxation around 157 K (from E = 49.9 kJ mol
to E = 27.3 kJ mol on cooling) suggests that the development of the hydrogen bond network occurs below 157 K.
high energy resolution XAFS山本 直生*; 松村 大樹; 萩原 悠人*; 田中 啓偉*; 長谷川 優太*; 石井 賢司*; 田中 裕久*
Journal of Power Sources, 557, p.232508_1 - 232508_10, 2023/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Physical)Oxygen Reduction Reaction (ORR) is one of the key electrochemical reactions, especially in Polymer Electrolyte Fuel Cells (PEFCs). In this work, the reaction pathway and intermediate species such as molecular-type oxygen during ORR were discussed. High energy resolution X-ray absorption fine structure spectra at the Pt L
-edge were obtained to observe the electronic structure of Pt catalyst. Carbon-supported Pt nanoparticles as powder catalysts were used for measurement as more realistic conditions, and the species adsorbed on the Pt nanoparticles were analyzed while controlling under the potentials in acidic electrolyte solution with N or O gas bubbling. Molecular-type oxygen adsorption species is observed only in the O-bubbled electrolyte solution. This intermediate adsorption species is assigned to a hydrogen superoxide.
辻 卓也; 松村 大樹; 小林 徹; 矢板 毅
SPring-8/SACLA利用研究成果集(インターネット), 11(1), p.15 - 18, 2023/02
風化黒雲母の様な層状粘土鉱物では様々な収着サイトが存在すると考えられており、その中でもCsイオンは層間に取り込まれると考えられている。一方でカオリナイトのような粘土鉱物においては、層間に陽イオンを持たないことから、表面・端面サイトにのみ収着すると考えられている。本研究では福島第一原子力発電所事故後に放射性Csにより汚染された実土壌に近い濃度のCs収着粘土鉱物試料を調製しCs K吸収端におけるX-ray Absorption Fine Structure (XAFS)測定を行い、風化黒雲母とカオリナイトにおけるCs周りの局所構造の違いを観測した。結果、層間サイトに収着していると思われる風化黒雲母と表面・端面サイトに収着していると思われるカオリナイトとでは、特に低濃度領域においてCs周りの局所構造が大きく異なることが判明し、Cs収着様式によってCsイオンの収着安定性が大きく異なることが示唆された。
若松 勝洋*; 関原 輝昇*; 山口 慶彦*; 松島 諒*; 松村 大樹; Kuila, T.*; 吉川 浩史*
Batteries & Supercaps (Internet), 6(1), p.e202200385_1 - e202200385_8, 2023/01
被引用回数：1 パーセンタイル：21.52(Electrochemistry)Nanohybrid materials comprising polyoxometalates (POMs) and nanocarbons have attracted considerable attention as electrode-active materials for rechargeable lithium-ion batteries (LIBs). These materials exhibit multi-electron redox reactions, resulting in an improved battery capacity. This study focuses on carbon nanohorns (CNHs) as a nanocarbon material and evaluates the battery performance using POM/CNH hybrids as cathode-active materials. X-ray absorption fine structural analysis was performed to investigate the reaction mechanism of these hybrids. POM/oxidized CNH (CNHox) hybrid materials maintain high capacities at high current densities as the high surface area availability of CNHox leads to high electrical double-layer capacitances. These findings show an improved performance of the as-developed material when compared with those reported in previous papers and can contribute toward an improved design of cathode-active materials for high-performance supercapacitors.
Zheng, X.*; 加藤 優*; 上村 洋平*; 松村 大樹; 八木 一三*; 高橋 仁徳*; 野呂 真一郎*; 中村 貴義*
Inorganic Chemistry, 62(3), p.1257 - 1263, 2023/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Chemistry, Inorganic & Nuclear)A glass-crystal composite (g-NCP/PCP), comprising a glassy nonporous coordination polymer (g-NCP) and a crystalline porous coordination polymer (PCP)/metal-organic framework, was synthesized by using a melt-quenched method. Compared to that of the PCP itself, g-NCP/PCP has an enhanced gas adsorption selectivity. The results should stimulate further studies of the chemistry of g-NCP/PCP glass-crystal composites.
永井 崇之; 刀根 雅也; 勝岡 菜々子; 岡本 芳浩; 馬場 祐治*; 秋山 大輔*
Photon Factory Activity Report 2022 (インターネット), 3 Pages, 2023/00
単純組成ガラス原料に測定元素のみを添加したガラスを作製し、B同位体組成による影響を確認した。その結果、複数の原子価が存在するCeやUはその影響がほとんど認められず、ガラス原料であるSiも僅かな差に留まった。これらのことから、B同位体組成による含有元素の局所構造への影響はかなり小さいと判断する。
O-BO-SiO glass plate with bearing NiO for heat center and structural probe富田 夏奈*; 岸 哲生*; 松村 大樹; 矢野 哲司*
Journal of Non-Crystalline Solids, 597, p.121891_1 - 121891_10, 2022/12
被引用回数：1 パーセンタイル：22.02(Materials Science, Ceramics)NaO-BO-SiO glass plate phase separated in spinodal was partially remelted and homogenized by laser heating. As heat generation source, 0.8 mol% NiO was added to absorb continuous-wave laser with 
=1064 nm. After acid leaching, borate phase with NiO was remaining partially in laser irradiated area. X-ray Absorption Fine Structure (XAFS) spectra revealed that Ni
in laser irradiated area showed coordination change from 6 coordinated octahedral to 5 coordinated in square pyramid along with apparent color change from green to brown. Similar change was observed in water-quenched specimen from 1000C. Ni transition gave additional structural information in phase separate / homogeneous glass, which was difficult to be distinguished by spectroscopy which focuses on covalent bonding of glass network.
岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 嶋村 圭介*; 小林 秀和; 永井 崇之; 猪瀬 毅彦*; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*
Journal of Nuclear Materials, 570, p.153962_1 - 153962_13, 2022/11
モリブデンの溶解度を高める効果があるリンを含む模擬核廃棄物ガラス試料を作製し、放射光X線吸収微細構造(XAFS)分析によりいくつかの構成元素を、ラマン分光分析によりその配位構造を分析した。分析では、リンの添加量や廃棄物積載率の違いによる局所構造および化学状態の変化を系統的に調べた。その結果、最大廃棄物量30wt%(MoO
1.87mol%に相当)においても、モリブデン酸塩化合物による結晶相は観察されなかった。廃棄物充填率を上げると酸化が進行し、リンを添加すると還元が進行した。さらに、それらの酸化と還元の効果が相殺されるケースもみられた。特定元素の周辺局所構造は、主に廃棄物充填率の影響を受けるZn、廃棄物充填率とリン添加の両方の影響を受けるCe、どちらの影響も受けないZr元素に分類された。Moと他の元素の分析結果の比較から、添加したリンは遊離されたPO
構造単位として存在し、モリブデン酸イオンに配位するアルカリ金属を奪い取っている可能性があると考えられた。
永井 崇之; 岡本 芳浩; 山岸 弘奈*; 小島 一男*; 猪瀬 毅彦*; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*
JAEA-Research 2022-008, 37 Pages, 2022/10
JAEA-Research-2022-008.pdf:5.27MB
ホウケイ酸ガラス中のガラス成分や廃棄物成分の局所構造は、その化学組成によって変化する。本研究は、原料ガラスや模擬廃棄物ガラスを対象に軟X線領域のXAFS測定を実施し、原料ガラス成分のホウ素(B)やケイ素(Si)、廃棄物成分の鉄(Fe)やセシウム(Cs)の化学的状態等を評価した。模擬廃棄物ガラスの化学的安定性を把握するため、浸出試験に供した模擬廃棄物ガラス表面を対象に、FeのL、L吸収端及びCsのM
、M吸収端XANESスペクトルを測定した。その結果、浸出時間の経過とともにガラス試料重量の減少や浸出液中の溶出元素濃度の増加が確認された状況と同様、CsのM、M吸収端XANESスペクトルが消失し、FeのL、L吸収端スペクトル形状が変化することを確認した。また、浸出試験後の模擬廃棄物ガラスは、ラマン分光測定でも観察されたように表面に化合物層を形成するため、明瞭なBのK吸収端XANESスペクトルは得られないことが分かった。NaO濃度によるSi局所構造への影響を確認するため、NaO濃度が異なる原料ガラスを対象に、全電子収量法(PEY)でSiのK吸収端XANESスペクトルを測定した。その結果、NaO濃度が高くなるとSiのK吸収端ピークエネルギーは低下し、7wt%NaO前後でピーク強度が高くなることを確認した。
岩瀬 彰宏*; 福田 健吾*; 斎藤 勇一*; 岡本 芳浩; 千星 聡*; 雨倉 宏*; 松井 利之*
Journal of Applied Physics, 132(16), p.163902_1 - 163902_10, 2022/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)アモルファスSiO試料に380keVのFeイオンを室温で注入した。注入後、一部の試料に16MeVのAuイオンを照射した。SQUID磁束計を用いて磁気特性を調べ、透過型電子顕微鏡とX線吸収分光法(EXAFSとXANES)を用いてFe注入SiO試料のモルフォロジーを調べたところ、Feナノ粒子のサイズが大きくなっていることがわかった。Feナノ粒子の大きさは、Feの注入量の増加とともに大きくなった。Feナノ粒子の一部はFe酸化物からなり、Fe注入量の増加に伴い、Fe原子の価数や構造が金属-Feに近くなった。Feを注入したSiO試料では、室温での磁性が観測された。少量のFeを注入した試料の磁化-磁場曲線はLangevinの式で再現され、Feナノ粒子が超常磁性的な振る舞いをすることが示唆された。また、Feを多量に注入した場合、磁化-磁場曲線は強磁性状態を示している。このような磁気特性の結果は、X線吸収の結果と一致する。その後の16MeVのAu照射により、Feナノ粒子は破砕され、その結果、磁化は減少した。
Liu, B.*; Feng, R.*; Busch, M.*; Wang, S.*; Wu, H.*; Liu, P.*; Gu, J.*; Bahadoran, A.*; 松村 大樹; 辻 卓也; et al.
ACS Nano, 16(9), p.14121 - 14133, 2022/09
被引用回数：23 パーセンタイル：97.79(Chemistry, Multidisciplinary)Pt single-atom materials possess an ideal atom economy but suffer from limited intrinsic activity and side reaction of producing HO in catalyzing the oxygen reduction reaction (ORR). Here, we demonstrate that anchoring platinum alloys on single-atom Pt-decorated carbon (Pt- SAC) surmounts their inherent deficiencies, thereby enabling a complete four-electron ORR pathway catalysis with high efficiency and durability. PtCo@Pt-SAC demonstrates an exceptional mass and specific activities 1 order of magnitude higher than those of commercial Pt/C. They are durable throughout 50000 cycles, showing only a 10 mV decay in halfwave potential. The superior durability is attributed to the shielding effect of the Pt-SAC coating, which significantly mitigates the dissolution of PtCo cores.
/Br redox mediator for Li-Air batteries伊藤 仁彦*; 松村 大樹; Song, C.*; 久保 佳美*
ACS Energy Letters (Internet), 7(6), p.2024 - 2028, 2022/06
被引用回数：1 パーセンタイル：21.52(Chemistry, Physical)The behavior of Br/Br
redox mediator (RM), which has been shown to suppress charging overpotential in lithium-air batteries, has been detected for the first time using operando Br K-edge dispersive X-ray absorption fine structure. Br ions in the electrolyte increase monotonically after 
30% charging, which indicates that a part of Br formed via the oxidation of Br during charging does not oxidize LiO as RM but gets accumulated in the cell. Consistent with this result, the O evolution efficiency gradually decreases from the initial 100% as the charging progresses, and CO is emitted at the end of the charging. All these results clearly show that the Br/Br RM functions effectively at the beginning of charging but gradually loses its function as charging proceeds.
上原 章寛*; 松村 大樹; 辻 卓也; 薬丸 晴子*; 田中 泉*; 城 鮎美*; 齋藤 寛之*; 石原 弘*; 武田(本間) 志乃*
Analytical Methods, 14(24), p.2439 - 2445, 2022/06
被引用回数：2 パーセンタイル：56.45(Chemistry, Analytical)Internal exposure to actinides such as uranium and plutonium has been reduced using chelating agents for decorporation because of their potential to induce both radiological and chemical toxicities. This study measures uranium chemical forms in serum in the presence and absence of chelating agents based on X-ray absorption spectroscopy (XAS). The chelating agents used were 1-hydroxyethane 1,1-bisphosphonate (EHBP), inositol hexaphosphate (IP6), deferoxamine B (DFO), and diethylenetriaminepentaacetate (DTPA). The main ligands forming complexes with uranium in the serum were estimated as follows: IP6 
EHBP bioligands DFO 
DTPA when the concentration ratio of the chelating agent to uranium was 10. Measurements of uranium chemical forms and their concentrations in the serum would be useful for the appropriate treatment using chelating agents for the decorporation of uranium.
FeO
八木 祐太朗*; 脇田 雄大*; 籠宮 功*; 松江 郁弥*; 柿本 健一*; 松村 大樹; 米田 安宏
ChemistrySelect (Internet), 7(21), p.e202104575_1 - e202104575_7, 2022/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Chemistry, Multidisciplinary)The layered perovskite LaSrFeO (LSF) easily hydrates under ambient air. The hydrated LSF transports hydroxides in the middle-temperature range of 100 
C - 250 C. This study used X-ray absorption fine structure analysis on normal and hydrated LSF from room temperature to 350 C to evaluate the relationship between local structures and ion transport characteristics. The HO molecules are mainly intercalated into rock-salt interlayers, which are close to the La1 and O3 sites. The generated OH ions are found at O3 sites, which are closer to Sr ions than La ions. The intercalated HO molecules and formed OH ions expand the spaces of the rock-salt interlayers. The temperature dependence of the local crystal structure was also studied in this study. According to the findings, the presence of OH ions on the O3 sites, which are closer to Sr ions, plays a significant role in OH transport in the medium temperature range.
小松 遊矢*; 清水 亮太*; 佐藤 龍平*; Wilde, M.*; 西尾 和記*; 片瀬 貴義*; 松村 大樹; 齋藤 寛之*; 宮内 雅浩*; Adelman, J. R.*; et al.
Chemistry of Materials, 34(8), p.3616 - 3623, 2022/04
被引用回数：6 パーセンタイル：76.34(Chemistry, Physical)Here, we demonstrate such a highly repeatable photoinduced insulator-to-metal transition in yttrium oxyhydride (YO
H
) epitaxial thin films. The temperature (
) dependence of the electrical resistivity (
) of the films transforms from insulating to metallic (
) under ultraviolet laser illumination. The sample is heated (125 C) under an Ar atmosphere to recover its original insulating state. The films recover their original metallic conductivity when subsequently subjected to ultraviolet laser illumination, showing repeatable photoinduced insulator-to-metal transition. First principles calculations show that the itinerant carriers originate from the variations in the charge states of the hydrogen atoms that occupy octahedral interstitial sites. This study indicates that tuning the site occupancy (octahedral/tetrahedral) of the hydrogen atoms exerts a significant effect on the photoresponse of metal hydrides.
ion complex; Presence of a Rh
Intermediate in Direct Photoreduction佐伯 盛久*; 松村 大樹; 中西 隆造*; 蓬田 匠; 辻 卓也; 齋藤 寛之*; 大場 弘則*
Journal of Physical Chemistry C, 126(12), p.5607 - 5616, 2022/03
被引用回数：1 パーセンタイル：21.52(Chemistry, Physical)パルス紫外線レーザー照射によって引き起こされるRhイオン錯体のRh
種への直接光還元反応機構を、分散型X線吸収微細構造(DXAFS)分光法によって調べた。時間分解X線吸収端近傍構造(XANES)には等吸収点がなく、Rhの直接光還元に2種類以上のRh
が寄与することを示した。時間分解XANESデータの特異値解析から、直接光還元には3つのRh種が関与することが示唆された。時間分解XANESデータを、交互最小二乗法による多変量解析(MCR-ALS)により解析したところ、3つのRh種の純粋なスペクトルと濃度プロファイルが得られた。Rh種は、3つのXANESスペクトルの特徴から、Rh, Rh, Rh種に分類できた。得られた濃度プロファイルから、Rhの直接光還元はRh 
Rh Rhの順で進行することが示唆され、RhとRhの光還元、RhとRhの光による自己触媒的還元、Rhの光酸化による反応機構により、3種のRhの濃度プロファイルがよく再現できることが示された。
