電子ラマン散乱による電子-イオン混合導電体のイオンダイナミクスの研究

电子拉曼散射研究电子-离子混合导体中的离子动力学

• 批准号: 08229101
• 负责人: 湯上 浩雄
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08229101/
• 关键词: 固体電解質; エネルギー変換; プロトン導電体; ラマン散乱; トンネリング効果; 化学拡散; 電子-イオン混合導電体

YSZ中の酸素イオンの化学拡散は、少数キャリアーである電子や正孔の自己拡散速度により律速される。我々は、光学的に電子濃度や酸素の拡散速度を調べることを目的に、電子ラマン分光法を用いて、redox-activeなイオンを大量にドープした時の電子捕獲中心のイオン拡散に対する影響を調べた。本研究ではCeをドープしたYSZの還元雰囲気におけるCeイオンの価数変化の酸素分圧依存性をラマン分光法を用いて測定し、その電子伝導機構に対するCeの影響についての解析を行った。その結果、低酸素分圧下においては、より浅い捕獲中心であるYSZのバンドテ-ルの状態密度が減少するため、深い順位にあるCe^<3+>にほとんどの電子が捕獲されていると考えられる。このため、Ce-YSZの全電気伝導度は低酸素分圧下で減少していると考えられる。また本研究では、ペロフスカイト型酸化物SrTiO_3におけるプロトン誘導型の電気伝導を理論的にしらべた。まず、軽いイオンであるプロトンの運動を量子力学的に計算し、酸素ネットワーク上でトンネリングやホッピングが可能な条件をつきとめ、活性化エネルギーや赤外吸収スペクトルの実験データと照合することにより、伝導機構を考察した。その結果、0-0間距離が2.65Åのところで、量子効果(零点振動、トンネル運動)のHとDとの差が最大となり、ホッピングが可能となる条件を満たし、かつそのときRH-H=0.5Åと求められた。この理論結果は、中性子回析とMDシミュレーションの結果を両立させて解釈できるものとなり、プロトン導電体の解明に向けて大きく前進させるものである。

The chemical dispersion of the acid in YSZ is very small, and the dispersion speed of the electron and the positive hole is very slow. We adjust the electron concentration and dispersion velocity of the electron capture center in the optical system. In this study, we determined and analyzed the effect of Ce on the reduction of Ce in YSZ by spectroscopic method and electron conduction mechanism. As a result, the density of states of the YSZ particles in the center of the electron trap decreases under low acidity and low acidity. The total electrical conductivity of Ce-YSZ decreases under low acid pressure. In this paper, the theory of electric conduction of SrTiO_3 is studied. In addition, the calculation of quantum mechanics of the motion of the electron, the investigation of the possible conditions of the activation of the electron, the investigation of the interaction of the electron and the electron, and the investigation of the mechanism of the electron. As a result, the distance between 0 and 0 is 2.65, and the difference between H and D of quantum effect (zero point vibration, rotation motion) is maximum. The theoretical results of this paper are as follows: (1) The theoretical results of this paper are as follows: (2) The theoretical results of this paper are as follows: (3) The theoretical results of this paper are as follows:

项目成果

E. Matsushita: "Thearetical Approach for protonic conduction in perovslote-oxide ceramics" Proc Solid State Protonic Conductors-8. (1997)

E. Matsushita：“钙钛矿氧化物陶瓷中质子传导的理论方法”Proc Solid State Protonic Conductors-8。

H. Naito: "Electrical Properties of ZrO_2-I_<112>O_3-Y_2O_3 and its application to a membrane for gas separation" Solid State Ionics. 90. 173-176 (1996)

H. Naito：“ZrO_2-I_<112>O_3-Y_2O_3 的电性能及其在气体分离膜中的应用”固态离子学。