【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24AE0027

利用課題名 / Title

Operando Ce K 端 XAFS法によるソーダライムガラス融液中で 起こるFe²⁺-Ce⁴⁺ 酸化還元反応の追跡

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

松村大樹,辻卓也

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。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、Fe²⁺とCe⁴⁺を含むガラス融液が平衡に至る過程をCeに着目して観察し、温度とpO₂ (ガラス融液の酸素分圧) の関数としての平衡定数の議論を通じてガラス融液中でのCeイオンの反応挙動を解明することを目指した。

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。持ち込んだMoSi₂電気炉を使用してガラスを以下のプロシージャで加熱した (1250 °Cに昇温し、1時間静置の後、5 °C/minで1450 °Cに昇温、1時間静置、同様に1250 °Cに降温、800 °Cまで自然冷却)。この過程において、ガラス融液のpO₂測定を行いながら、同時に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Ce K-edge XAFSスペクトルを昨年 (2023B-E03) と同じ方法で解析し、Ceの化学状態の変化と同時に測定したpO₂の変化を関連付けて議論することを試みた。pO₂測定結果は温度プロシージャに対応した解釈ができるものであった。しかし、XAFSスペクトルの測定域に今回新しく導入したサファイアセルによる回折起因と思われる吸収が生じた。この影響によりCeの化学状態を正しく評価できない状況にある。回折現象が白色X線の利用に伴うものかは結論が出ていないが、実験的解決策としてはセルとして多結晶アルミナを用いた再測定が望まれる。現在、解析的にこの問題に対処するため、手法の検討と関係者との議論を進めている。

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.

1. 小澤沙記、et al. “In situ 時間分解Ce K端DXAFS法によるガラス融液中のセリウムイオン酸化還元挙動の解明”第65回ガラス・フォトニクス討論会, 令和6年11月8日

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