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XAFSによるガス吸着電極材料表面ナノ深さ領域のイオニクス現象解明

使用 XAFS 阐明气体吸附电极材料表面纳米深度区域的离子现象

基本信息

批准号：
19017003
负责人：
篠田弘造
金额：
$ 5.38万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

固体酸化物型燃料電池(SOFC)において電極や固体電解質の特性を左右する、表面・界面のナノ領域における構造および電子状態を調べるため、表面敏感蛍光収量X線吸収分光(FY-XAS)、およびX線光電子分光(XPS)を適用し、実働環境に近いin-situ環境下での測定およびその解析を通じて「表面・界面領域の局所構造・電子状態とイオン伝導特性等物性との関連」を明らかにし、電極・電解質材料開発に資する有用情報を得ることを目的として、本年度の研究を遂行した。(La, Sr)MnO_3系酸化物薄膜を主な対象試料とした。角度分解XPS分析を行った結果、高温環境への暴露後にSrの薄膜表面への濃縮を確認した。一方、斜出射検出蛍光X線強度の出射角依存性から試料表面領域の深さ分解蛍光X線分析が、さらにその入射X線エネルギーに対するスペクトルから深さ分解局所構造・化学状態分析が可能であることを確認し、高温環境下、低酸素分圧環境下、電気的ポテンシャル印加環境下in-situ測定から、各条件において薄膜中Mnの化学状態が全体的に異なっているだけでなく、その表面近傍数十nmの領域で変化していることを見出した。またこの変化は単なるMn酸化数の変化ではなく、異なる作製法で得られた薄膜間でその変化の度合いが大きく異なっていることがわかった。

Solid acid fuel cells (SOFC) are suitable for electrode and electrolyte properties, surface/interface structure and electronic state modulation, surface-sensitive luminescence, X-ray absorption spectroscopy (FY-XAS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). This year's research was carried out for the purpose of obtaining useful information on the development of electrodes and electrolyte materials. (La Sr)MnO_3-based acid thin films are the main counterparts to the sample. The results of angle decomposition XPS analysis confirm the concentration of Sr on the surface of thin films after exposure to high temperature environment. Dependence of X-ray intensity on emission angle of one side and oblique emission, deep decomposition X-ray analysis of sample surface area, incident X-ray production, chemical state analysis, in-situ measurement under high temperature environment, low acid pressure environment, electrical state analysis, etc. The chemical state of Mn in the thin film varies from one to the other under various conditions, and changes in the region of tens of nm near the surface are observed. The method for preparing the thin film is to obtain a mixture of Mn and Mn.