摩砕された酸化亜鉛粉末の分光吸収

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(1)Title. 摩砕された酸化亜鉛粉末の分光吸収. Author(s). 貞広, 嘉和; 清水, 清. Citation. 北海道教育大学紀要. 第二部. A, 数学・物理学・化学・工学編, 19(1) : 45-48. Issue Date. 1968-09. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/5887. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . 第１９巻. 第１号. 北海道教育大学紀要（第二部Ａ）. ３年９月昭和４. 摩砕された酸化亜鉛粉末の分光吸収貞. 嘉. 広. 和. 函館工業高等専門学校清. 水. 清. 北海道教育大学函館分校物理学教室. ＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＳｐｅｃｔｒｕｍｏｆＧｒｏｕｎｄＺｉｎｃｏｘｉｄｅＰｏｗｄｅｒｂｙ. ＹｏｓｈｉｋａｚｕｓＡＤＡ日工ＲｏａｎｄＫｉ丁ｙｏｓｈｉｓ日工ＭＩＤｚｔ. ＳＩ．緒. 言. 酸化亜鉛の摩砕による格子不整，結晶粒怪，および触媒活性などの物性変化については良く知１）られている（．これらの物性変化に加えて，酸化亜鉛は摩砕により，色相が純白から濃い赤黄色に変化する．筆者らは，この色相変化に起因する分光吸収を測定し，６００ｍｇから４００ｍ” の可視域に，摩砕による強い分光吸収の変化が認められ，またこの吸収が，摩砕試料を加熱すると回復することが認められたので，これらについて報告する，. Ｓ２，. 実. 験. 方. 法. ２・１摩砕方法. 摩砕は乾式ポールミルによって行なった，ミルの回転数は毎分１５７回転，試（２）料のミル装入量は６０ｇである，試料の調整方法およびＸ線分析方法は先報と同じである，３）は積分球により，粉体の反射率を測定し，これが固体の分２・２反射減衰率の測定早川ら（光吸収に対応することを示した，筆者らは伊藤超音波ＫＫのＱＵ‐ ３型分光光電光度計に同社製積分球を装着し，固体の分光吸収係数に対応させることの容易な反射減衰率を測定した．また，積分球付属の試料皿に，すり切れに酸化亜鉛粉末を入れ，ろ紙をあてて十分に庄着したものを測定ｏＣであた試料とした，測定時の室温は１５℃±２っ，２）と同じである．試料を３００ｏＣに加熱した後質量減少と反射２．３加熱方法加熱装置は前報（ｏＣに加熱してから同様の測定を行減衰率を測定した，その後ふたたび試料をルッポに入れて５００ｏなった．加熱時間は３時間，加熱温度は常温から１０ｏｏＣまでの範囲である，Ｓ３，. 実. 験. 結. 果. ３・１摩砕による分光吸収の変化酸化亜鉛粉末の摩砕による格子不整および結晶粒径の変化を図１に示す，．これによれば，摩砕時間の増加とともに格子不整が増加し，結晶粒径が減少する，これらの変化は，摩砕の初期に著しく，後期には少ない．摩砕された酸化亜鉛粉末の分光反射減. （４５）.

(3) . . 摩伸された酸化亜鉛粉末の分光吸収. ０８. ０１：２７時間廉碑１ ′ ′ ２：＆２〃３；４４：原試料. ガ. ０６．. 欝緒. ３４０．. 膜. ４０２．. ０. 摩. 砕. . . . . 長（ｍ“）. 波. 時. . 図Ｉ. 図２. 摩砕による酸化亜鉛の格子不整と結晶粒径の時間変化．. 摩砕された酸化亜鉛の分光反射減衰率の変化．. １. ００６１３：４ｍ ′ ′ ， ‐ 矧２：５１０ｍ ′ ３：５９０ｎｐ．. １. ０６１：４謁ｍ． ‘ ′ ２：５０ｍ１ ‘ ′ ９Ｇｍ３；５戸. ーＩ）０ ′ ・. ー、ｏＡ２. の. ２. 鴬は０２. ．０２．． . ３. ３２. ４. ６. ｌ０ｘｌｏ８１. 格子不整（任位単位）図３. 図４. 』時酸化亜鉛の分光反射減衰率の摩溺. 酸化亜鉛の分光反射減衰率と格子不. 間による増加の傾向．. 整の関係，. 衰率を図２に示す，原試料では約４００ｍ” まで反射減衰率はほとんど零であるが，４００ｍ” よりも短波長では反射減衰率が急、激に増大する，これは３．３ｅＶの禁止帯を越えて伝導帯に上がる電子に４（）摩砕された試料では，可視域にも広範囲にわたって吸収が現よる吸収として良く知られている．われ，摩砕時間の増加にともなって，吸収が増加する．図３に摩砕時間と反射？成衰率の関係の－例を示したが，これによれば，長波長側では摩砕が相当進んでから僅かに反射減衰率が増加するのに対し，中波長領域から短波長領域では，摩砕時間の増加にともなってかなり急速に反射減衰率が増加する．この増加の傾向は格子不整の増加の傾向と類似し，図４に示す如く，中波長領域および短波長領域では，格子不整の増加に良く対応して反射減衰率が増加する，摩砕による結晶（４６）.

(4) . 貞広嘉. ６００. 波. ０５５. ５００. 和・清水. 清. . ０ｉ５ ‘. 長（ｍ”）. 波. 波‐ 長＠の. 長（ｍ”）. 園５. 図６. ００Ｃまで加摩砕された酸化亜鉛を常温から５０熱したときの分光反射減衰率の回復の傾向，. ０ｏＣ以上の温度で加塵砕された酸化亜鉛を７０熱したときの分光反射減衰率の増加の傾向．. 粒径の変化に比べて格子不整の変化は著しいので，反射減衰率の急激な増加は格子不整の増加に依存すると思われる．これは酸化ニッケル粉末の場合にも同じように見られる傾向である。３・２熱処理による反射減衰率の変化４２時間摩砕した試料を熱処理した後，その反射減衰率を測定した，その結果を図５および図６に示す，３００ｏＣまでの加熱で，全可視域にわたり反射減衰率は僅かに減少した，５００ｏＣまでの加熱で，約４５０ｍゑよりも長波長側では反射減衰率はほとんど原試料の程度まで回復する，加熱温度がさらに高くなると反射減衰率はふたたび増加する．酸化亜鉛粉末は，原試料では純白色であるが，摩砕されると赤黄色になる，この赤黄色の摩砕された試料を加熱すると，３００ｏＣではうすい赤黄色となり，５０００Ｃでは白黄色となる，原試料は１）ので，赤黄色に色相が変化するものと思われるが，加熱により摩砕により過剰酸素が増加する（原試料の色相に近い白黄色になるのは，この過剰酸素の離脱に起因するものと思われる．すなわち，加熱により反射減衰率が原試料の程度まで回復するのもこのためと思われる，加熱温度が７００ｏＣ以上になると，次第に黄色となり，９０００Ｃ以上で緑黄色となる，純白色の原０ｏｏｏＣまで加熱しても色相は変化しない，したがって，酸化亜鉛粉末は摩砕されると，試料を１０５００Ｃ程度の加熱温度で原試料の程度まで色相および分光反射減衰率が回復するにもかかわらず，７００ｏＣ以上の加熱温度でふたたび色相および分光反射減衰率が変化するので，加熱によって摩砕の効果を消滅きせることはできない．さきに筆者らは酸化ニッケルの摩砕効果は加熱により２）消滅することを報告したが（，色相および分光反射減衰率の変化は，摩砕による格子不整のみに影響されるのではなく，その非晶質化にも依存するものと思われる，すなわち，酸化ニッケルは５）摩砕によりほとんど非晶質化しないのに対し，酸化亜鉛は非晶質化する（，そのため酸化亜鉛は加熱によって完全に原試料の状態に回復せず，加熱とともにふたたび分光反射減衰率が増加することは，図７によっても理解できる．. 図８に質量減少の加熱温度による変化を示す，加熱温度の増加とともに質量減少は増加し，その増加の割合は加熱温度が３００ｏＣから５００ｏＣの間で著しい，この事実は色相および分光反射減. （４７）.

(5) . 摩砕された酸化亜鉛粉末の分光吸収. ００５. ０. 加. 熱. ０. １０００. 温度（Ｃｏ）. ０００１. 加. 熱. ００２. ３Ｑ０. ００４. ００５. ）温度（Ｃｏ. 図７. 図８. 摩砕された酸化亜鉛の分光反射減衰率の加熱温度による変化．. 摩砕された酸化亜鉛を加熱したときの，加熱温度による質量減少の増加の傾向，. 衰率の加熱による変化に良く対応する，したがって，摩砕によって酸化亜鉛に入った過剰酸素が加熱により脱離して，分光反射減衰率が回復したものと考えられる．しかし，非晶質化した酸化亜鉛が存在しているために，完全に回復せず，７０００Ｃ以上の加熱温度で何らかの新たな変化を生じたものと思われる．Ｓ４．. 語. 結. 酸化亜鉛粉末は，摩砕により格子不整は増加し，結晶粒径は減少する，また格子不整の増加にともなって，．可視域における分光反射減衰率は増加する，摩砕された酸化亜鉛粉末を加熱するとｏＣで色相および分光反射・減衰率は摩砕されていない試料の程度に回復するが，これは座砕約５０ｏｏにより酸化亜鉛中に入った過剰酸素の離脱によるものと思われる．さらに，７００Ｃ以上に加熱すると酸化亜鉛粉末の色相は緑黄色となり，分光反射減衰率も増加する．これは摩砕により酸化亜鉛が非晶質化し，それが加熱により何らかの構造変化を生じたものと思われるが，なお検討を要する．献. 女１（｝２｛）３）（）雑）（５. 高橋浩： “粉体セミナー” ，４５，粉体粉末冶金協会，（１９６５）ｐ．９６８７５）４貞広嘉和・清水清：材料，１７（１．１９５９）２早川宗八郎：応用物理，２８（１９，Ｎ，Ｂ．Ｈａｎｎａｙ： ”Ｓｅｍｉｃｏｎｄａｃｔｏｒｓ“，Ｒｅｉｎｈｏｌｄ，（１９５９）ｐ，３０１， ’ 応用物理学会（１９６８）ｐ潜水清： ”第１５回応用物理学関係連合講演会予稿集第二分冊’ ．８．. （４８）.

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