＜トライアルユース制度トピックス＞新規光触媒 Ti アパタイトの精密結晶構造の解明㈱富士通研究所若村正人，淡路直樹，土井修一，野村健二，塚田峰春㈱富士通山本孝雄株式会社富士通は、大気中の窒素酸化物やウイルス、細菌などを従来比で２倍以上の吸着・分解能力を有する光触媒チタンアパタイト (TiHAP)を世界に先駆けて開発するなど、環境保全に取り組んでいます。TiHAP はカルシウムヒドロキシアパタイト Ca10(PO4)6(OH)2 (CaHAP)に、Ti イオンをドープしたものです。光触媒活性を高めるために、TiHAP 材料に微量の金属元素を添加することにより光触媒効果が発現する光波長を可視光領域に近づけることを研究しています．そのためには、TiHAP の精密な結晶構造を知ることが不可欠です。光半導体触媒の結晶構造は、伝導帯のバンドギャップ構造に影響を与え、光触媒のラジカル発生性能に直接関係します。また、TiHAP の結晶構造については、これまでのＸ線構造解析から CaHAP の Ca の約 1 割が Ti に置き換わっていると推定されていますが、その詳細は良く分かっていません。そこで、中性子が軽元素検知能力に長けていることや、Ca 原子の散乱長が正であるのに対して Ti 原子の散乱長は負であることを活かして、TiHAP の精密構造解析を行いました。図 1 に TiHAP の母相である CaHAP の結晶構造を示します。この結晶構造において、Ca は 4f(Ca(A)と表記)と 6h(Ca(B))の 2 つのサイトを占めています。CaHAP の構造を参考にして、 TiHAP の中性子回折データを Rietveld 解析しました。解析結果を表１に示します。Ti イオンは Ca(A)と Ca(B)の両サイトの Ca イオンと置換していること、特に、Ca(A)サイトの置換率の方が Ca(A) O Ca(B) P 図 1 TiHAP の母相となる CaHAP の結晶構造表１ Rietveld 解析結果サイ原空間群等占有率ト子 P63/m Ca 0.868(3) Ca(A) a = 0.9425 Ti 0.132 nm Ca 0.921 c = 0.6879 Ca(B) Ti 0.079 nm 信頼性因子 Rwp = 2.12 S = 1.482 高いことが新たに分かりました。また、格子定数は a=0.9425nm と c=0.6879nm であり、Ti イオンのドープにより、CaHAP に比べて a 軸がわずかに伸び、c 軸が縮んでいることが分かりました。本研究は(財)放射線利用振興協会が運営する文部科学省「中性子利用技術移転推進プログラム」制度の下で実施しました。実施に際しては、コーディネーターである原子力機構の井川直樹氏の技術支援をいただきました。この場を借りて感謝申し上げます。