エレクトライド物質LaScSi における格子間水素の電子状態(Ⅱ)

摘要

エレクトライドは、電子がアニオンとして振る舞う物質の総称であり、高い電子移動度や低い仕事関数を示すことから注目を集めている。その候補物質であるLaScSi は空間群I4/mmm で表され、La_4 の4 面体とLa_2Sc_4 の8 面体ネットワーク、及びSi が層状に積層した構造を示す。La_4 の4 面体とLa_2Sc_4 の8 面体が作る空隙(V, V’) に対し、式量あたり最大で1.5 個の水素を収納できることが昇温脱離ガス分析(TDS) により明らかになっている。DFT 計算などからこの水素吸蔵プロセスに関して、水素がまずV サイト、続いてV’ サイトへと収納される段階的なプロセスが提案されている。また、2 つの空隙において、水素の濃度に依存して電子が局在した領域が存在することもDFT 計算から明らかになっており、さらに、水や空気への耐性を示すことから、安定なエレクトライド物質として、その特性や応用に関して注目を集めている。特に、表面にRu を担持することで高効率のアンモニア合成触媒として機能することが見出され、水素を空隙に出し入れする反応によりRu の水素被毒を防ぐメカニズムが提案されていることから、空隙における水素の電子状態に関しても注目を集めている。