量子化学計算による鉄とフッ素含有イオン液体との反応シミュレーション―ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオンの場合

摘要

イオン液体はイオンのみで構成される常温で液体の物質であり，これを構成するカチオンとアニオンの種類と組合せにより，膨大な数のイオン液体を作り出すことができる．イオン液体は数多くの特異的な特徴をもっているが，中でも難揮発性，不燃性，優れた熱安定性により，高温や高真空といった特殊環境に対応可能な潤滑剤としてその利用が期待されている．イオン液体を構成するアニオンには，テトラフルオロボレート((BF_4)~-)，ヘキサフルオロホスフェート((PF_6)~-)，ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド([NTf_2]~-)などをはじめとしてフッ素を含む化合物が多く用いられている．これらフッ素系のアニオンからなるイオン液体を潤滑剤に使用して鋼を摩擦すると，トライボ化学反応により摩擦面にフッ化鉄が形成し，一般には低摩擦低摩耗を示す．しかし一方で，これらフッ素を含有するイオン液体は，鋼の腐食を引き起こし，この腐食反応はイオン液体中の水分に大きく影響することも知られている．しかしどのようなメカニズムで鋼の腐食が起こるかについては明らかになっていない．そこで本研究では，鉄とNTf_2アニオンからどのような反応によりフッ化鉄が生成していくのかについて，量子化学計算に基づいて検討を行った．