ギガパスカル超高圧による酸化物ナノ粒子界面のイオン伝導制御

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本研究では, ギガパスカルの超高圧を利用して, シングルナノ粒径かつ相対密度90%以上の酸化物ナノ粒子緻密体を作製し, 超高圧印加により酸化物ナノ粒子界面のイオン伝導性に関する知見を得ることを目的としている。これまでの研究から, セリアナノ粒子の高圧下におけるイオン伝導性はプロトン伝導の可能性が示唆された。そこで, 今年度は, 水蒸気吸着特性と電気伝導度の関係について検討を行った。試料作製は昨年度と同様である。水蒸気吸着等温線は25〜40℃の範囲で測定され, 電気伝導度測定は, 常圧で室温から200℃, 加湿雰囲気下(pH_2O=1.23〜8.65kPa)において複素インピーダンス法により行われた測定雰囲気を加湿, 無加湿と切り換えて重量変化を測定したところ, HMTA試料では1.8%程度の水蒸気が繰り返し吸脱着した。ほぼ同程度の一次粒径を有するUV試料では, 水蒸気吸着量がHMTA試料の1/10以下であった。セリアナノ粒子の水蒸気吸着等温線において, 各々の吸着量は相対圧0.4近傍において27.6及び4.2cc[STP]/gであった。セリアナノ粒子の加湿雰囲気下電気伝導度は, HMTA, UV試料ともに温度の増加に伴い電気伝導度は減少した。Nyquistプロットの形態と電気伝導度の水蒸気分圧依存性から, 室温近傍での電気伝導はプロトン伝導, 高温側は電子伝導であると推察された。得られたプロトン伝導度は60℃, 水蒸気分圧8.65kPaにおいて1.3×10^<-6>S/cmであった。