複合系新規ナノプロトニクス材料のメカノケミカル合成とプロトンダイナミックス

新型复合纳米质子材料的机械化学合成和质子动力学

• 批准号: 19017009
• 负责人: 松田 厚範
• 金额: $ 4.48万
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19017009/
• 关键词: ナノプロトニクス; メカノケミカル; プロトンダイナミックス; リンタングステン酸; 硫酸水素塩; プロトンNMR; 複合体; 有効媒質理論; 硫酸水素セシウム

今年度は、高温相を持たない硫酸水素カリウム(KHSO_4)とリンタングステン酸(WPA)の複合体をミリング処理により作製し、得られた複合体の構造および導電率をCsHSO_<4->WPA系複合体と比較し、ヘテロポリ酸-硫酸水素塩系複合体の構造とプロトン伝導性について検討を行った。χKHSO_<4->(100-χ)WPA複合体の無加湿条件における導電率の導電率は、KHSO_4含量によって大きく変化した。WPA(χ=0)およびKHSO_4(χ=100)の無加湿条件下における伝導性は低く、100℃での導電率はそれぞれ、1×10^<-7>S/cmおよび5×10^<-6>S/cmの値であった。しかしながら、KHSO_4含量が80mol%以上になると、導電率が上昇し、χ=90および95の複合体では、160〜50℃の範囲で1×10^<-2>〜1×10^<-3>S/cmの非常に高い導電率を維持することがわかった。伝導の活性化エネルギーは23kJ/molと見積もられ、先に報告した90CsHSO_<4->10WPA複合体よりも低いことも明らかとなった。超プロトン伝導相を持たないKHSO_4とWPAの複合体が、高温超プロトン伝導相を持つCsHSO_<4->WPA系複合体と同様に、室温から160℃程度の広い温度範囲で高いプロトン伝導性を維持したことから、WPAのケギンアニオンPW_<12>O_<40>^<3->とKHSO_4あるいはCsHSO_4のHSO_4^-アニオンがブレンステッド酸-塩基対の形で水素結合を形成することが導電率の向上に関係していると考えられる。以上の結果より、中温無加湿条件下で高いプロトン伝導性を示す材料を合成するには、オキソ酸とヘテロポリ酸の間に形成される、水素結合ネットワークを設計することが、本質的に重要であり、必ずしも超プロトン相が関与する必要はないことが実証された。

Our は, high-temperature phase を た な い sulfuric acid water element カ リ ウ ム (KHSO_4) と リ ン タ ン グ ス テ ン acid (WPA) の complex を ミ リ ン グ 処 Richard に よ り し, to ら れ た complex の tectonic お よ び conductivity を CsHSO_ < 4 - > WPA is a complex と し, ヘ テ ロ ポ リ acid - sulfuric acid salt water element is a complex structure の Youdaoplaceholder0 伝 伝 conductance に て検 て検 を line った. χ KHSO_ < 4 - > (100 - χ) complex の WPA without humidification conditions に お け る conductivity の conductivity は, KHSO_4 に よ っ て big き く variations change し た. WPA (χ = 0) お よ び KHSO_4 (χ = 100) の humidification conditions に お け る 伝 conductivity low は く, 100 ℃ で の conductivity は そ れ ぞ れ, 1 x 10 ^ 7 < - > S/cm お よ び 5 x 10 ^ < - > 6 S/cm の numerical で あ っ た. し か し な が ら, が KHSO_4 content above 80 mol % に な る と, conductive rate rising が し, χ = 90 お よ び 95 の complex で は, 160 ~ 50 ℃ の van 囲 で 1 x 10 ^ < - > 2 ~ 1 x 10 ^ < - > 3 S/cm の に い very high conductivity を maintain す る こ と が わ か っ た. 伝 guide の activeness エ ネ ル ギ ー は 23 kj/mol と see product も ら れ, first に report し た 90 cshso_ < 4 - > 10 wpa complex よ り も low い こ と も Ming ら か と な っ た. Super プ ロ ト ン 伝 guide phase を hold た な い KHSO_4 と WPA の complex が, high temperature super プ ロ ト ン 伝 guide phase を hold つ CsHSO_ < 4 - > WPA is a complex と with others に, room temperature か ら 160 ℃ degree の hiroo い temperature fan 囲 で high い プ ロ ト ン 伝 conductivity を maintain し た こ と か ら, WPA の ケ ギ ン ア ニ オ ン PW_ < 12 > O 40 > _ < ^ < 3 - > と KHSO_4 あ る い は CsHSO_4 の HSO_4 ^ - ア ニ オ ン が ブ レ ン ス テ ッ ド acid - salt formed の seaborne form で water element combining を す る こ と が conductivity の upward に masato is し て い る と exam え ら れ る. の above results よ り high and medium temperature without humidification conditions で い プ ロ ト ン 伝 conductivity を を す material in synthetic す る に は, オ キ ソ acid と ヘ テ ロ ポ リ に formed between acid の さ れ る, water element combination ネ ッ ト ワ ー ク を design す る こ と が, essence of important で に あ り shall ず し も super プ ロ ト ン phase が masato and す る necessary は な い こ と が card be さ れ た.

项目成果

Formation of Photocatalytic Novel Oxide Crystallites with Al : Ti=1:1 in Al_2O_3-TiO_2 Gels by Mechanochemical Treatment

机械化学处理Al​​_2O_3-TiO_2凝胶中Al:Ti=1:1光催化新型氧化物微晶的形成

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9
• 作者: A. Matsuda;T. Kikuchi;R. Murayama;T. Kogure;K. Katagiri;H. Muto. and M. Sakai
• 通讯作者: H. Muto. and M. Sakai

Formation of Photocatalytic Novel Oxide Crystallites with Al:Ti=l:l in Al_2O_3-TiO_2Gels by Mechanochemical Treatment

机械化学处理在Al_2O_3-TiO_2凝胶中形成Al:Ti=l:l的光催化新型氧化物微晶

• 期刊: Journal of Nanoscience and Nanotechnology (in press)
• 作者: A. Matsuda;T. Kikuchi;R. Murayama;T. Kogure;K. Katagiri;H. Muto;and M. Sakai,
• 通讯作者: and M. Sakai,

メカノケミカルミリング法によるAl_2MgO_4スピネルの作製

机械力化学球磨法制备Al_2MgO_4尖晶石

• 发表时间: 2008
• 作者: 宮崎敦吏;武藤浩行;松田厚範;逆井基次
• 通讯作者: 逆井基次

細孔・欠陥・界面を利用した新規プロトン伝導性複合体の設計と燃料電池への応用(依頼講演)

利用孔隙、缺陷和界面设计新型质子传导复合材料及其在燃料电池中的应用（特邀报告）

• 发表时间: 2007
• 作者: T.;Omata・T.;Fuke・S.;O.-Y.-Matsuo;入山恭寿;松田厚範
• 通讯作者: 松田厚範

メカノケミカル合成したKHSO_4-WPA複合体の無加湿条件下におけるプロトン伝導性と燃料電池発電特性

非增湿条件下机械化学合成的KHSO_4-WPA复合材料的质子电导率和燃料电池发电特性

• 发表时间: 2009
• 作者: 中西貴之;本間剛;田部勢津久;小松高行;グエンハイヴァン・大幸裕介・武藤浩行・逆井基次・松田厚範;田部勢津久;グエンハイヴァン・大幸裕介・武藤浩行・逆井基次・松田厚範
• 通讯作者: グエンハイヴァン・大幸裕介・武藤浩行・逆井基次・松田厚範