助成研究成果報告書Vol.35
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図11に得られた4元系合金ナノ粒子のTEM像を示す。粒子径は10 –600 nmと幅広く、均一性に欠けていた。レーザーアブレーションでの均一ナノ粒子合成はこのような合金系では難しい可能性も高い。この4元系合金ナノ粒子のTEM-EDSによって元素組成の分析を行った。その結果を図12および表3に示した。■■■■■■■■■■■合金系で得られた粒子の詳細観察■■■4元系合金についても同様にレーザーアブレーションを用いて粒子を合成した。3.2で示した場合と同様、レーザーアブレーション直後は褐色の分散液となり、粒子が水中に均一に分散していたが、その後沈殿が生じた。図■■■■■■■■■■■■■■■4元系合金ナノ粒子の■■■像。図■ ■■■■■■■■■■■■■4元系合金ナノ粒子の■■■■■■■解析の■■■像。表■■■■■■■■■■■■4元系合金ナノ粒子の■■■分析結果。4.まとめEDS分析結果によると、合成したナノ粒子は、いずれの場合もターゲット合金のMn、Fe、Co、Niを含んでおり、合金ターゲットを利用した結果を反映した。しかしながら組成はややばらつきがみられた。そこで、これら4元系粒子のSTEM-HAADF観察とEDSマッピングを行った(図13)。HAADF像において白色で示される、大きい粒子中の微小粒子にNiが優先的に存在することが分かった。母相にあたる大きな粒子はMn、Fe、Coであり、Coがもっとも粒子全体に一様に分布していた。Mnもほぼ一様に分布しているが、MnCoのマッピングを見ると、Niが存在している部分だけ周囲より赤色が濃い(水色が薄い)のが分かり、Mnがやや不足している様子が見える。またFeも同様に、FeCoのマッピングからNiが存在する部分には少ないことが分かる。図■■合成した■■■■■■■■■■■4元系合金ナノ粒子の■■■■■■■■元素マッピング。これらのことから、合成したMn-Fe-Co-Niの4元系合金ナノ粒子はparticle-in-particle構造を有する合金を形成しており、母相のMn-Fe-Co合金の内部にNiリッチのCo-Ni合金が存在すると考えられる。多元素合金、HEA合金のインゴットをあらかじめ作成し、それに対してレーザーアブレーションを行うことで、それぞれの対応した元素を含むナノ粒子を合成することができた。合成直後は安定に分散していたが、時間を経過すると凝集し、沈殿が生じた。今回行った遷移金属Mn-Fe-Co-Ni系においては、particle-in-particle構造が基本となり、Niが内部で濃縮された粒子構造をとることが見いだされた。そのほかの元素はほぼ粒子全体に広がっていた。また、水中で合成したためか、得られた粒子はNi部分は酸化度合いが低いものの、全体として酸化された粒子となっていた。ff■■ff■■ff■■− 226 −ff■■ ■■■■■■■■■  ■■ ■■■■■■■■■■■■■ff■■ ■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■ff■■■■■■ ■■■■■■■■■■■■■■

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