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2015-14

ゼオライトにおける吸着カチオンの直接観察手法確立


技術のポイント

電子顕微鏡の光学条件を最適化することでゼオライト内カチオンの直接観察が可能

基礎研究


背景
多孔性セラミックスであるゼオライトは細孔内にカウンターカチオンを含んでおり、イオン交換能や触媒能を発現する。しかし電子線損傷の問題から電子顕微鏡で軽元素カチオンを直接観察することができていなかった。

目的
ゼオライトにおいて一般的なカチオンであるナトリウムについて収差補正 電子顕微鏡を用いた構造直接観察法の確立を目指した。

成果
(1) 観察が困難である軽元素のナトリウムカチオンの直接観察に成功した。
(2) ナトリウムカチオンの吸着状態の違いを電子顕微鏡像として捉えることに成功した。
ゼオライト空孔内のカウンターカチオン位置について原子レベルの理解


・手法: 収差補正透過型電子顕微鏡法(200kV、 Cs=±15μm)  
・観察試料: NaA型ゼオライト(東ソー製、SAR=1)

NaAゼオライトの骨格構造モデルとカチオンサイト
2種類の観察モードでの収差補正TEM像
(フィルター処理によりノイズ除去)
→ Na2サイトで非局在化したカチオンの様子が観察



期待される適応分野
・ 無機イオン交換膜
・ ゼオライト触媒の設計
・ ゼオライト分離膜

参考文献 K. Yoshida et al., Sci. Rep., 3, 2457 (2013).
謝辞 本研究は、科学技術振興機構CRESTの一部として実施したものである。



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