電気伝導性ポリ酸の合成と固体電解質への応用

本研究ではポリ酸を固体素子材料として応用することを目的として、ポリタングステン酸・ポリモリブデン酸を水素気流中で還元焼成して還元電子をポリ酸体内に取り込ませ、その構造と電気的性質を検討した。ポリタングステン酸としてKeggin構造のBa_<3.5>[PTi_2W_<10>O_<40>]を300〜750℃で処理した場合、^<35>P固体NMRスペクトルから、500〜700℃及び700℃〜の2種の還元種の存在が認められた。(NH_4)_<10>[H_2W_<12>O_<40>]の場合500℃の焼成で金属W及びWO_2が生成した。一方、ポリモリブデン酸としては一次元構造をもつ(NH_4)_6[Mo_8O_<26>(MoO_4)]を焼成した場合、350℃で中間生成物であるMo_4O_<11>生成し、450℃以上でMoO_2となった。また、[Mo_1O_<24>]^<6->の場合、350℃で既にMO_2を生成している。以上により、各ポリ酸イオンの構造により、焼成の際の中間生成物・最終生成物・その転化温度が異ることが判明した。各サンプルのペレット状成型体の電気抵抗を測定した。いずれの場合も、そのIRスペクトルから、ポリ酸骨格構造が維持されていると考えられる生成物は、抵抗率が10^7Ω以上と大きく、ほぼ絶縁体であった。これは伝導電子がMO_6(M=Mo,W)サイトに極在化して隣接MO_6サイトに移りにくいためと考えられる。

本研究ではポリ酸を固体素子材料として応用することを目的として、ポリタングステン酸・ポリモリブデン酸を水素気流中で還元焼成して還元電子をポリ酸体内に取り込ませ、その構造と電気的性質を検討した。ポリタングステン酸としてKeggin構造のBa_<3.5>[PTi_2W_<10>O_<40>]を300〜750℃で処理した場合、^<35>P固体NMRスペクトルから、500〜700℃及び700℃〜の2種の還元種の存在が認められた。(NH_4)_<10>[H_2W_<12>O_<40>]の場合500℃の焼成で金属W及びWO_2が生成した。一方、ポリモリブデン酸としては一次元構造をもつ(NH_4)_6[Mo_8O_<26>(MoO_4)]を焼成した場合、350℃で中間生成物であるMo_4O_<11>生成し、450℃以上でMoO_2となった。また、[Mo_1O_<24>]^<6->の場合、350℃で既にMO_2を生成している。以上により、各ポリ酸イオンの構造により、焼成の際の中間生成物・最終生成物・その転化温度が異ることが判明した。各サンプルのペレット状成型体の電気抵抗を測定した。いずれの場合も、そのIRスペクトルから、ポリ酸骨格構造が維持されていると考えられる生成物は、抵抗率が10^7Ω以上と大きく、ほぼ絶縁体であった。これは伝導電子がMO_6(M=Mo,W)サイトに極在化して隣接MO_6サイトに移りにくいためと考えられる。