ヒドリドのサイズ柔軟性を活かした新規ヒドリド導電物質の開発

开发利用氢化物尺寸灵活性的新型氢化物导电材料

• 批准号: 20J23793
• 负责人: 生方 宏樹
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J23793/
• 关键词: 複合アニオン化合物; イオン伝導体; 水素化物; ヒドリドイオン伝導; ヒドリドイオン伝導体

本研究では、複数のアニオンを組み合わせる「複合アニオン化」のコンセプトを基軸としたヒドリド（H-）イオン伝導体の開発を推進してきた。具体的には、アニオン秩序・無秩序転移を示す希土類酸水素化物LnHOに焦点を当て、アニオン秩序相でのみH-イオン伝導性を観測し、アニオン秩序に由来したボトルネックサイズの拡張が重要であることを明らかにした。また。六方晶水素化ハロゲン化物Ba2H3X（X = Cl, Br, or I）において高速ヒドリドイオン伝導を見出し、従来のイオン伝導体の設計指針である「ランダムな元素置換による高温相安定化」とは対照的な「アニオン秩序による高温相安定化」という新しい設計戦略を見出した。Ba2H3Xを起点に三ハロゲン固溶体Ba2H3(Cl,Br,I)の合成を行うことで、H－伝導性とハロゲン固溶に由来する化学無秩序の関連性を明らかにした。一般的に、Cl－とI－はその大きすぎるイオン半径差のため固溶できないイオンとして知られているが、Ba2H3(Cl,Br,I)固溶体においては、非常に高濃度な各ハロゲンの固溶に成功した。また、ハロゲン無秩序の増加に伴ってH－伝導度の活性化エネルギーが低下することを明らかにした。他に、イオン伝導性を示さなかったもののいくつかの新規物質の合成に成功した。PbFCl型BaHClは、30GPaまでの高圧下でPbCl2型の新規相へ構造相転移することを見出した。LnHSは、希土類Lnに依存して、S中心八面体をもつ2H型からS中心三角プリズムをもつ1H型へ構造変化することを明らかにした。第一原理計算から2H型と1H型構造がそれぞれイオン的および共有結合的な相互作用によって有利に安定化されることを明らかにした。

This study で は, plural の ア ニ オ ン を group み close わ せ る "compound ア ニ オ ン" の コ ン セ プ ト を basic shaft と し た ヒ ド リ ド (H -) イ オ ン 伝 conductor の open 発 を propulsion し て き た. Specific に は, ア ニ オ ン order without order planning moving を す in soil type acid water element compound LnHO に focus を when て, ア ニ オ ン order phase で の み H - イ オ ン 伝 conductivity を 観 し, ア ニ オ ン order に origin し た ボ ト ル ネ ッ ク サ イ ズ の company, zhang が important で あ る こ と を Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder0. Hexagonal crystal hydration ハロゲ ハロゲ compound Ba2H3X (X = Cl, Br) Or I) に お い て high-speed ヒ ド リ ド イ オ ン 伝 guide を see out し, 従 の イ オ ン 伝 の conductor design pointer で あ る "ラ ン ダ ム な element displacement に よ る high-temperature phase stabilization" と は of seaborne な "ア ニ オ ン order に よ る high-temperature phase stabilization" と い う new し い design 戦 slightly を see し た. Ba2H3X を starting point に three ハ ロ ゲ ン solid solution Ba2H3 (Cl, Br, I) line の synthetic を う こ と で, H - 伝 conductivity と ハ ロ ゲ ン solid solution に origin す る chemical disorder の masato even sex を Ming ら か に し た. General に, Cl - と I - は そ の big き す ぎ る イ オ ン radius difference の た め solid solution で き な い イ オ ン と し て know ら れ て い る が, Ba2H3 (Cl, Br, I) solid solution に お い て は high concentrations, very に な each ハ ロ ゲ ン の solid solution に successful し た. ま た, ハ ロ ゲ ン の raised no order plus に with っ て H - 伝 conductance の activeness エ ネ ル ギ ー が low す る こ と を Ming ら か に し た. He に, <s:1> <s:1> 伝 伝 伝 を conductance を showed that さな った った <s:1> <s:1> く く く く に に the synthesis of the new regulation substance に was successful and た た. The new phase へ structural phase 転 of the PbFCl type BaHCl, 30GPaまで and <s:1> high pressure of the でPbCl2 type <e:1> were transferred, and する とを とを were found. Youdaoplaceholder6 were observed. LnHS は, greek-turkish Ln に dependent し て, S center octahedral を も つ 2 h か ら S center triangle プ リ ズ ム を も つ 1 h へ structure - the す る こ と を Ming ら か に し た. First principles calculation か ら 2 h と 1 h type structure が そ れ ぞ れ イ オ ン of お よ び mutual combination of な interaction に よ っ て favorable に stabilization さ れ る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

Disordering of Cl-, Br-, and I- Anions Enabled by Flexible Hydride Layer

柔性氢化物层导致 Cl-、Br- 和 I- 阴离子无序

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiroki Ubukata;Fumitaka Takeiri;Cedric Tassel;Takashi Saito;Takashi Kamiyama;Shunsuke Kobayashi;Genki Kobayashi;and Hiroshi Kageyama
• 通讯作者: and Hiroshi Kageyama

アニオン秩序・無秩序を示す蛍石型酸水素化物LnHOのH-導電特性

萤石型氢氧化合物 LnHO 的 H 电导特性表现出阴离子有序和无序

• 发表时间: 2020
• 作者: 生方宏樹;Broux Thibault;山下大貴;陰山洋;竹入史隆;小林玄器;設樂一希;桑原彰秀
• 通讯作者: 桑原彰秀

アニオン秩序水素化ハロゲン化物における低温高速ヒドリド導電

阴离子有序氢化卤化物中的低温、快速氢化物传导

• 发表时间: 2021
• 作者: A.Pavolotsky;T. Kojima;V. Belitsky;S. Masui,;生方宏樹
• 通讯作者: 生方宏樹

希土類酸水素化物LnHOにおけるアニオン秩序・無秩序とヒドリド導電特性

稀土羟基氢化物 LnH2O 中阴离子有序/无序和氢化物电导率特性

• 发表时间: 2020
• 作者: 生方宏樹;Thibault Broux;竹入史隆;設樂一希;山下大貴;桑原彰秀;小林玄器;陰山洋
• 通讯作者: 陰山洋

アニオン秩序により実現した低温高速H-;イオン伝導

通过阴离子排序实现低温、高速H-离子传导

• 发表时间: 2021
• 作者: 川下紗奈;増井翔;米山翔;山崎康正;長谷川豊;大西利和;小川英夫;立松健一;宮澤千栄 子;高橋敏一;前川淳;小嶋崇文;酒井剛;生方宏樹
• 通讯作者: 生方宏樹