ブックタイトル日本結晶学会誌Vol60No5-6

概要

日本結晶学会誌Vol60No5-6

日本結晶学会誌60，254-259（2018）ミニ特集複合アニオン化合物の魅力複合アニオン化合物の構造解析東京工業大学理学院八島正知九州大学工学研究院林克郎物質・材料研究機構木本浩司Masatomo YASHIMA, Katsuro HAYASHI and Koji KIMOTO: Structural Analysis ofMixed Anion CompoundsRecently mixed-anion compounds such as metal oxynitrides have attracted considerableattention in physics, chemistry and materials science. In the present brief review, we describe thestructural analyses of the mixed-anion compounds. X-ray and neutron diffractometry is able to refinethe crystallographic parameters of the crystalline mixed-anion compounds. Electron-density fromX-ray data and neutron-scattering-length-densities from neutron data can give the information on thechemical bonding and structural disordering. Scanning transmission electron microscopy and electronenergy-loss spectroscopy allow us to characterize local crystal structures with high spatial resolution.Combination of the information about local structures by X-ray absorption near edge structure andmagic angle spinning-nuclear magnetic resonance with those available by the diffraction techniques iseffective to tackle the problems peculiar to the mixed anion systems: discrimination of N 3－, O 2－, andF－, and H－and OH－.1．はじめに複数種類のアニオンを含む化合物である複合アニオン化合物が注目されている．1）複合アニオン化合物の開発では，複合アニオン化合物を合成し，その機能を研究することが重要である．合成した複合アニオン化合物の結晶構造および機能発現機構を調べるには，結晶構造解析が最も有力な手段である．本記事では，X線回折法，中性子回折法，電子顕微鏡法，X線吸収分光法，核磁気共鳴法などによる複合アニオン化合物を中心とした無機材料の結晶構造評価について解説する．2．回折法による結晶構造解析回折（X線回折，中性子回折，電子回折）データにおけるブラッグ反射の情報から，結晶性材料の最も基本的な情報である結晶構造（平均周期構造），すなわち格子定数と単位胞内における原子の占有率，分率座標と原子変位パラメーターが得られる．複合アニオン化合物の構造評価を行うときの注意点は，複合酸化物（いわば複合カチオン化合物）の構造解析など一般的な注意点と大きくは変わらないが，複数種のアニオンが存在するので化学組成と占有率を決めるのがより難しくなる．2）X線あるいは中性子回折データを用いた構造解析により，格子定数a，b，c，α，β，γ，原子座標（分率座標）xj，yj，zj，その位置を占有している原子の割合（占有率g j），原子の位置の分布（原子変位パラメーター）などの結晶学パラメーターが求まる．2.1 X線回折法複合アニオン化合物の構造評価に最も良く使われているのはX線粉末回折法であろう．X線粉末回折測定により，結晶相の同定や格子定数の精密化を行うことができる．X線回折データを最大エントロピー法（MEM）により_解析して電子密度分布を得ることができる．2）-8）立方（Pm3m）ペロブスカイト型酸窒化物（BaTaO 2N）1－x（SrWO 2N）xは可視光で水を酸化できる光触媒である．3）図1は（BaTaO 2N）1－x（SrWO2N）xの（110）面上におけるMEM電子密度分布を示す．（Ba，Sr）-（O，N）結合に比べて，（Ta，W）-（O，N）結図1（BaTaO 2N）1－x（SrWO 2N）xの（110）面上におけるMEM電子密度分布．3）（MEM electron-densitydistributionsonthe（110）planeof（BaTaO2N）1－x（SrWO 2N）x. 3））（a）x＝0,（b）x＝0.01,（c）x＝0.02（302 K）．c Royal Society of Chemistry（2017）．254日本結晶学会誌第60巻第5･6号（2018）