Atsumu Tsunashima

Decarbonation behavior of Mg-Al-CO3 hydrotalcite-like compounds during heat treatment

Historically, the decarbonation of Mg-Al-CO3 hydrotalcite-like compounds (HTlc) has been thought to occur between 400° and 500°C. The present work demonstrates that when HTlcs having the maximum Al content, Al/(Al + Mg) = 0.33, are heated to 500°C, 20–30% of the carbonates remain. The evolution of the remaining carbonates was observed as two maxima, at 600 and 900°C At these temperatures, Al ions go into MgO, and spinel (MgAl2O4) forms. Therefore, the carbonates are released as the Al ions migrate.At a lower Al content, Al/(Al + Mg) = 0.25, CO2 evolution is almost complete at 500°C. This HTlc has no maximum of CO2 evolution above 500°C. Lower charge densities, due to lower Al contents, lead to lower amounts of remaining carbonate anions.

Model calculation of sepiolite surface areas

In general, the N2-BET surface areas of sepiolite samples range from 95 to 400 m2/g depending on deposits.The surface areas of five sepiolites, all varying in crystallite size, were measured on heating, and were compared with a model calculation. A sharp decrease in the surface area, due to crystal folding, was observed between 200° and 400°C. Both before and after the folding, each sepiolite sample had peculiar values. Our model sufficiently explains this difference in surface areas among the samples. In the model, which is based on the Brauner-Preisinger structural model, surface area is a function of the crystallite size and the ratios of the coverage for nitrogen adsorption on both the internal and external surfaces. These ratios of the coverage can be inversely estimated from the model. The ratios of the coverage on the internal surface are less than 0.19, and that on the external surface between 0.7 and 1.0.

Formation of spinel from a hydrotalcite-like compound at low temperature : Reaction between edges of crystallites

The thermal decomposition behavior of hydrotalcite-like compounds (HTlcs) prepared by reconstruction of calcined HTlcs is described. From the results of X-ray diffraction (XRD), it seems that dicarboxylate intercalates of HTlc calcined at 500 °C are completely reconstructed to Mg-Al-CO3 HTlc by exposure to aqueous Na2CO3. However, the Mg-Al-CO3 HTlc reconstructed under particular conditions yields spinel (MgAl2O4) at 400 °C. This temperature is very low, because Mg-Al-CO3 HTlc that has been reported yields spinel at 900 °C after forming a Mg-Al double oxide. The reconstructed Mg-Al-CO3 HTlc that yields spinel at 400 °C is obtained when the following conditions are fulfilled: the crystallites of the starting dicarboxylate intercalates are coagulated tightly and the calcined HTlcs and reconstructed materials are not ground. The Mg-Al-CO3 HTlc reconstructed under these conditions contains only 55–70% of carbonate anions required by stoichiometry. Therefore, we conclude that the transformation of reconstructed Mg-Al-CO3 HTlc to spinel at 400 °C is the result of a reaction occurring between edges of crystallites.

Synthesis of Fluormica Using Silica Sand by Solid State Reaction.

けい砂(α-石英)を出発シリカ原料としてフッ素雲母純粋相を合成するための固相反応条件を検討した。原料粉体の混合割合 SiO2:MgO:NaF:LiF=1.0:0.5:0.5:0.25(モル比)は Mg-雲母を合成するための最適混合比であり, 725,750℃ の時それぞれ 3 および 1 時間で純粋相が得られた。生成雲母はテニオライト組成を有する, 1Md 型で薄い板状の自形を呈し,層問に水単分子層を吸着する限定膨潤性を示す。さらに,α-石英が雲母合成原料として好適な理由を明らかにするため,数種類のシリカ原料を使用して雲母の生成過程を検討した。雲母の生成はクリストバライトあるいはα-石英とその他の原料物質との固相反応と考えられる。シリカ原料が始めから結晶質の場合,α-石英,クリストバライトなど結晶形態にかかわらず,多様な中間生成物を形成しながら徐々にその量は低減し,最終的にすべて雲母として固定される。また,クリストバライトやα-石英へ速やかに結晶化する非晶質シリカを出発原料とする場合には,上記の結晶質シリカ同様純粋栢が得られることになる。しかし,クリストバライトなどへの結晶化が長時間継続する非晶質シリカ原料ではクリストパライトあるいはα-石英が残留するため純粋相は合成できない。

Adsorption Characteristics of Gas Molecules on Magadiite, Kenyaite and Their Layered Polysilicic Acids.

マガディアイトとケニヤアイトおよびその層状ポリケイ酸の窒素,水蒸気および二酸化炭素などのガス吸着特性を調べた。液体窒素温度において窒素分子はマガディアイトとケニヤアイトの層間にはほとんど吸着せず,比表面積はそれぞれ23m2/gと32m2/gであった。しかし,層間イオンを除去することによって層間への吸着が認められるようになり,H-マガディアイトおよびH-ケニヤアイトの比表面積はそれぞれ32,105m2/gに増大することがわかった。水蒸気はマガディアイトとケニヤアイトに対しては急激に吸着するが,相対圧約0.05で階段状となった。このことは両者の脱水・復水過程において中間相が存在することを示している。二酸化炭素の吸着サイトはいずれも八員環と考えられるが,マガディアイトおよびH-マガディアイトよりもケニヤアイトおよびH-ケニヤアイトに対してより吸着しやすいことがわかった。分子プローブ法によって八員環の有効径を求めるため,二酸化炭素のほかにメタンおよびエタンの吸着を行った結果,マガディアイト型構造では3.2A以下,ケニヤアイト型構造では3.5A程度と推定することができた。また,アンモニア吸着によっていずれの化合物の層間も表面酸性を示すことが確認できた。