新酸素イオン移動材料の探索

寻找新型氧离子传输材料

• 批准号: 09215204
• 负责人: 橋本 拓也
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09215204/
• 关键词: BaPb_1-xBixO_3-δ; 酸素欠損; 酸化物イオンの拡散; 焼結特性; 粒成長

これまでの研究では、Biを含み結晶構造の対称性の高いBaPb_1-xBixO_3は低温作動型の酸素イオン導電体として有望と提案してきた。しかしながら本物質の応用ならびに基礎物性の精密な定量的測定には高密度の焼結体作製プロセスの開発が必要であることも明らかになった。本研究では高密度焼結体作製方法としてBaまたは酸素欠損導入によるイオン拡散促進による粒径の増大が可能か否かについて検討した。Baまたは酸素欠損を検討したのは、本物質中ではBaとOが立方最密充填構造をとるためである。まずBaをdeficientにして試料を作製した場合、Baの不足量が多くなるほど焼結密度は向上することが判った。しかしながらBa不足量を多くしても試料の格子定数、結晶構造は変化しなかった。SEM-EPMAでBa不足量の多い試料を観察したところ、粒径に顕著な増大は見られず、粒界にBiを主成分とする第2相が観測された。Ba欠損は試料に入らず。結果的に過剰になったBiが第2相を構成し粒界を充填したため、一見密度が向上したと解釈できる。次に酸素欠損の導入のために酸素分圧の低い雰囲気で焼結を行った。焼結時の酸素分圧が低いほど焼結密度は向上することが判った。またSEMで試料の破断面を観測したところ、低い酸素分圧での焼結により粒径が1桁向上していることが判った。酸素欠損導入により、イオンの拡散が促進され、粒径の増大、並びに焼結密度の向上が起こったと解釈できる。酸素欠損を導入した試料を酸素気流中でアニールすると電気伝導はアニール前よりも4桁近く上昇した。

先前的研究提出，包含BI并具有高度对称晶体的BAPB_1-XBIXO_3作为低温稳定的氧离子导体有望。但是，还揭示了高密度烧结的身体制造过程的发展对于该材料的应用和精确的基本特性的定量测量是必要的。在这项研究中，我们调查了是否可以通过引入BA或氧空位作为产生高密度烧结身体的方法来促进离子扩散来增加粒径。研究了BA或氧空位，因为BA和O在该材料中具有立方封闭的结构。首先，当以不足和准备样品制备BA时，发现BA量越多，烧结密度越高。但是，即使增加了BA缺乏量，样品的晶格常数和晶体结构也不会改变。当使用SEM-EPMA观察到具有大量BA缺乏症的样品时，未观察到粒度的显着增加，并且在晶界处观察到具有BI作为主要成分的第二阶段。 BA缺乏症不会进入样本。结果，多余的BI构成第二阶段并填充了晶界，可以将其解释为显然增加的密度。接下来，烧结是在氧气较低的大气中进行的，以引入氧气空位。发现在烧结过程中氧部分压力越低，烧结密度就越高。此外，当我们使用SEM观察样品的断裂段时，发现由于在低氧气的低部分压力下烧结而导致粒径增加了数量级。氧空位的引入促进了离子扩散，可以将其解释为粒径的增加和烧结密度的增加。当用引入氧气流中的氧空位将样品退火时，电导传导增加了将近四个数量级。

项目成果

H.Kanai et al: "Diffusion Coefficient of Oxygen in La_<1.7>Sro._3CuO_<4-δ>" Solid State Ionics. 99. 193-199 (1997)

H. Kanai 等人：“La_<1.7>Sro._3CuO_<4-δ> 中氧的扩散系数”固态离子学。99. 193-199 (1997)

T.Hashimoto et al: "Characterization of Crystal System of BaPb_<1-x>Bi_xO_3 with X-ray Diffraction for Synchrotron Radiation" Solid State Communication. 102. 561-564 (1997)

T.Hashimoto 等人：“利用用于同步辐射的 X 射线衍射表征 BaPb_<1-x>Bi_xO_3 晶体系统”固态通信。

T.Hashimoto et al: "Oxygen Nonstoichiometry of BaBiO_<3-δ>" Solid State Ionics. (印刷中). (1998)

T. Hashimoto 等人：“BaBiO_<3-δ> 的氧非化学计量”固态离子学（出版中）。

T.Hashimoto: "Analysis of Crystal System of BaPb_<1-x>Bi_xO_3 by Synchrotron X-ray Diffraction" PF Activity Report. 14. 64-64 (1996)

T.Hashimoto：“通过同步加速器 X 射线衍射分析 BaPb_<1-x>Bi_xO_3 晶体系统”PF 活动报告。

H.Kanai et al: "Defect Chemistry of La_<2-x>Sr_xCuO_<4-δ> : Oxygenn Nonstoichiometry and Thermodynamic Stability" J.Solid State Chemistry. 131. 150-158 (1997)

H. Kanai 等人：“La_<2-x>Sr_xCuO_<4-δ> 的缺陷化学：氧非化学计量和热力学稳定性”J.Solid State Chemistry 131. 150-158 (1997)。