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高密度表面欠陥型ナノプロトニクス材料のメカノケミカル合成

具有高密度表面缺陷的纳米质子材料的机械化学合成

基本信息

批准号：
17041006
负责人：
松田厚範
金额：
$ 6.53万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、メカノケミカル合成法などによって無機固体表面に欠陥構造やランダム構造を高密度に導入し、中温度域において、低加湿・無加湿条件でも高いプロトン導電率を維持する新規な無機系ナノプロトニクス材料を合成することを目指している。今年度は、セシウムのドナーとして、これまでに報告してきた炭酸セシウム(Cs_2CO_3)に加え、硫酸水素セシウム(Cs_2SO_4)および硫酸セシウム(CsHSO_4)を用いてリンタングステン酸(WPA)との複合固体酸を作製し、その耐水性やプロトン伝導性を調べ、さらに中温・無加湿雰囲気におけるプロトンの伝導機構を^1H NMRスペクトル測定などの結果に基づいて考察した。その結果、(1)Cs_2SO_4-WPA系、CsHSO_4-WPA系いずれの試料も先に報告したCs_2CO_3-WPA系と同様にミリング処理後には処理前と比較して潮解性が大きく改善されることがわかった。また、(2)Cs_2SO_4-WPA系が最も導電率の値が高く、60℃、90%RHにおいて10^<-2>S/cm以上の値を示し、この複合体を電解質に用いた燃料電池が作動することを実証した。さらに、(3)複合固体酸の^1H MAS NMRスペクトルの形状より、プロトンの配位環境は、Cs塩の種類とCs塩とWPAの混合比によって大きく変化することが示唆された。

This research topic では, メカノケミカル synthesis などによって inorganic solid surface に owe 陥 tectonic やランダム tectonic を temperature fields in high-density に import し, において, low humidification, humidification conditions でも high いプロトン conductivity を maintain する new rules な inorganic system ナノプロトニクをス materials synthesis することを refers している. Our は, セシウムのドナーとして, これまでに report してきた carbon acid セシウム (Cs_2CO_3) にえ, sulfuric acid water element セシウム (Cs_2SO_4) および sulfate セシウム (CsHSO_4) をいてリンタングステン acid (WPA) とのし, the composite solid acid を cropping そのや resistance to water プロトン伝 conductivity をべ, さらに medium temperature, without humidification 雰囲気におけるプロトンの伝 guide institutions を ^ 1 h NMR スペクトル determination などの results にづいて investigation した. Cs_2SO_4 その results, (1) - WPA, CsHSO_4 - WPA いずれの sample もに report first した Cs_2CO_3 - WPA と with others にミリング処 reason after には処と before Daniel compare して deliquescence が big きく improve されることがわかった. また, (2) Cs_2SO_4 - WPA が most も conductivity の numerical がく, 60 ℃, 90% RH において 10 ^ < - > 2 S/cm above の numerical をし, この complex にを electrolyte with いた fuel cell が actuation することを card be した. さらに, (3) composite solid acid の ^ 1 h MAS NMR スペクトルの shape より, プロトンの ligand environment は, Cs salt の kinds と Cs salt と WPA の mixing ratio によって big きく variations change することが in stopping された.