Development of Novel Oxide Ion Conductor through Decreasing Phase Transition Temperature of Rare Earth Niobate

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2021年度に続き，当初の計画の高温酸素分圧制御可能な酸化物イオン伝導測定システムの代わりに，既存のインピーダンス測定装置の改良を進め，試料の固定・加熱，データ収集プログラムなどの修正を行なっていた。昨年度の研究を継続し，6価の陽イオンMo(VI)による5価のNb(V)の置換を行い，NdNb1-xMoxO4+σ(0≦x≦1.0)試料の合成を試み，得られた試料の結晶構造解析，相変化について調べた。また，NdNb0.6W0.4O4+δ試料の室温における中性子構造解析を行い，格子間酸素の位置の検討を行った。その他に，W 置換で得られた知見を整理し，SSI23の国際学会でにこと発表や，専門誌への投稿を行なった。今年度の研究で以下のことを明確にした。１）室温でフェルグソナイト型構造を有するNdNbO4中の5価のNbをよりイオン半径の小さい6価のMoで置換すると格子定数，単位胞体積が増加し，W置換試料と同様に格子間に酸素が導入されて伝導キャリアとなることを示唆された。x > 0.2では格子定数aとcが一つになり，正方晶系のシーライト構造となるが，x=0.5の試料にはシーライト相にNd5Mo3O16の不純物相が現れている。NdNb0.8Mo0.2O4.1は800 ℃において5.1×10-3 S cm-1の伝導率を示し，未置換試料の伝導率(1.5×10-5 S cm-1)より約300倍に大きくなり，W 置換試料より良いイオン伝導性を示す傾向があった。２）格子間酸素の位置を特定するためにNdNb0.6W0.4O4.25について中性子回折測定を行った。同様な室温で正方晶系のシーライト構造であるPb0.8La0.2WO4.1の中性子回折結果を参照に解析を行ったが，収束できなかった。また，16fサイトの(0.38, 0.23, 0.175)と(0.35, -0.02, 0.265)で解析してみたが，発散はしなかったが，理想な結果（解析の完了）にはなっていなかった。つまり，格子間酸素の位置の特定ができなかった。酸化物イオン伝導性を示す温度における中性子構造解析を試してみる必要があると思っている。