【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.03】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AE0020

利用課題名 / Title

ソーダライムガラス融液中で起こる Fe2+/Ce4+酸化還元反応のoperando Ce K 端XAFS 法による電子状態解析

利用した実施機関 / Support Institute

日本原子力研究開発機構 / JAEA

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

ガラス,融液,in situ,酸化還元反応,XAFS

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

小澤 沙記

所属名 / Affiliation

AGC 株式会社

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

塩沢優大,前原輝敬,西條佳孝,宮嶋達也,中瀬正彦

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

辻卓也,松村大樹

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AE-006：エネルギー分散型XAFS装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

ガラスの分光特性はその付加価値に関わる重要な特性で、ガラスに含まれる多価元素の状態が大きく関与する。このため、多価元素の状態の理解を通じた分光特性の予測が期待されている。また、複数の多価元素がガラスに含まれる場合、最終的な多価元素の状態は、溶解や徐冷の過程でそれらが相互に酸化還元反応した結果決定される。したがって、最終的な製品特性である透過率や紫外可視吸収スペクトルを予測するには、融液中における多価元素間の反応過程に関する理解が不可欠である。ここでは、ガラス融液中で起こるFe²⁺とCe⁴⁺の酸化還元反応を、Ceの化学状態変化をプローブとしてin situで追跡し、酸化還元反応速度の議論を試みた。

実験 / Experimental

実験に用いる試料はSi, Na, Ca酸化物を主成分とするソーダライムガラスとし、FeとCeを含む組成でFe量が異なる2種類とCeのみを含む組成1種類の計3種類を準備した。高温XAFS実験はSPring-8 BL14B1で行った。赤外集光炉を用いてガラスを1250 °Cに加熱し、15分間保持した後に一定の速度 (20 °C /minまたは5 °C/min) で徐冷した。一連の熱処理過程におけるCeの状態変化をCe K端DXAFS法により追跡した。

結果と考察 / Results and Discussion

一連の熱処理前後におけるCeの化学状態 (Ce redox, Ce³⁺/total Ce) に着目すると、Feを含まないガラスは、熱処理前後でCe redoxは変化しなかったが、Feを含むガラスでは、熱処理後のCe redoxは反応前よりも高い値を示した。すなわち、熱処理時の融液中でCeの還元が進んだと推察された。現在Ce, Feを含む系について、Ce redoxの熱処理時における温度依存性および酸化還元反応速度の議論を進めている。ただし、熱処理中のCe redoxはバラつきが大きく、分析精度を含めて有意差を議論中である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

なし。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件