酸化物プロトニクスにおけるヘテロ界面伝導の解明とその高速プロトン移動への応用

氧化物质子学中异质界面传导的阐明及其在快速质子转移中的应用

• 批准号: 19017014
• 负责人: 松本 広重
• 金额: $ 8.06万
• 依托单位: Kyushu 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19017014/
• 关键词: ナノイオニクス; ヘテロ界面; ストロンチウムセレート; ストロンチウムジルコネート; 白金固溶; 空間電荷; へテロ界面; プロトン導電体; 整流性; ショットキー障壁; 非化学量論; 空乏層

欠陥型のプロトン伝導性酸化物中では、プロトンは電子的欠陥と平衡関係にあり、ヘテロ界面における空間電荷の影響を受けることが予想される。このような考えのもとに、われわれはプロトン伝導性酸化物に白金ナノ粒子を分散したときの挙動について調べてきた。昨年度に行き当たったペロブスカイト型酸化物相への白金の固溶現象および、水素還元による白金ナノ粒子の析出現象を用い、本年度はSrZrO3系およびSrCeO3系の二種類のプロトン伝導体を対象として白金ナノ粒子の分散効果について検討した。SrZr0.9Y0.1O3-α/Pt系については、可逆なナノイオニクス現象が起きており、青いサンプルにおいては白金が固溶してZrサイトにカチオンとして存在し、水素にさらすことによって析出した白金が導電率を低下させることを実験的に示した。SrCe0.9Y0.1O3-α/Pt系については、白金ナノ粒子の分散により導電率が増加することが明らかとなった。以上より、Ptとの界面でSrZr0.9Y0.103-αは負に帯電した空間電荷層を形成していることが示されており、これが導電率の低下の原因であると考えられる。一方、SrCe0.9Y0.103-α系では、水素中で白金との界面においてSrCe0.9Y0.103-αが正の空間電荷を持っていると考えることができ、白金との界面においてプロトン濃度が増大している可能性が考えられる。ナノイオニクスの概念の一つであるヘテロ界面の空間電荷により、プロトンの欠陥平衡や導電率が影響を受ける、あるいは制御可能であることを本研究により示すことができたと考えられる。

Owe 陥 type の プ ロ ト ン 伝 conductivity acidification of で は, プ ロ ト ン は electronic owe 陥 と balance masato is に あ り, ヘ テ ロ interface に お け る space charge の を by け る こ と が to think さ れ る. こ の よ う な exam え の も と に, わ れ わ れ は プ ロ ト ン 伝 conductivity acidification content に platinum ナ を ノ particles dispersed し た と き の 挙 dynamic に つ い て adjustable べ て き た. Line yesterday annual に き when た っ た ペ ロ ブ ス カ イ ト type acidification phase へ の platinum の phenomenon of solid solution お よ び, water element also yuan に よ る platinum ナ ノ phenomenon of precipitation particles の is を い, this year's は SrZrO3 department お よ び SrCeO3 is の two kinds の プ ロ ト ン 伝 conductor を like と seaborne し て platinum ナ の ノ particles dispersed unseen fruit に つ い て beg し 検 た. SrZr0.9 Y0.1 O3 - alpha/Pt に つ い て は, reversible な ナ ノ イ オ ニ ク ス phenomenon since が き て お り, green い サ ン プ ル に お い て は platinum が solid solution し て Zr サ イ ト に カ チ オ ン と し て し, water element に さ ら す こ と に よ っ て precipitation し た platinum が conductivity low を さ せ る こ と を be 験 に し in た. SrCe0.9 Y0.1 O3 - alpha/Pt に つ い て は, platinum ナ の ノ particles dispersed に よ り conductivity が raised plus す る こ と が Ming ら か と な っ た. Above よ り, Pt と の interface で SrZr0.9 Y0.103 alpha は negative に 帯 electric し た を space charge layer formed し て い る こ と が shown さ れ て お り, こ れ が の reasons for low conductivity の で あ る と exam え ら れ る. Side, SrCe0.9 Y0.103 - alpha で は, water element in で platinum と の interface に お い て SrCe0.9 Y0.103 alpha が is の space charge を hold っ て い る と exam え る こ と が で き, platinum と の interface に お い て プ ロ ト ン が raised a large し て い る possibility が exam え ら れ る. ナ ノ イ オ ニ ク ス の concept の a つ で あ る ヘ テ ロ interface の space charge に よ り, プ ロ ト ン の owe 陥 balance や conductivity が を by け る, あ る い は suppression may で あ る こ と を this study に よ り shown す こ と が で き た と exam え ら れ る.

项目成果

A nanoionics phenomenon in platinum-dispersed SrZr0.9Y0.103-α

铂分散SrZr0.9Y0.103-α中的纳米离子现象

• 发表时间: 2008
• 作者: H. Matsumoto;ほか7名
• 通讯作者: ほか7名

ナノイオにクスー最新技術とその展望-(編集: 山口周)、第12章

Nano-io最新技术及其前景-（山口修主编）第12章

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Shinoda;S. Suzuki;M. Kuribayashi;T. Taguchi;柳瀬宏貴;S. Suzuki;T. Yamamoto;S. Suzuki;篠田弘造;松本広重
• 通讯作者: 松本広重

Nanoionics Phenomenon in Proton-Conducting Oxide: Effect of Dispersion of Nanosize Platinum Particles on Electrical Conduction Properties

质子传导氧化物中的纳米离子现象：纳米尺寸铂颗粒的分散对导电性能的影响

• 发表时间: 2007
• 期刊: Science and Technology of Advanced Materials 8(6)
• 作者: H. Matsumoto;Y. Furuya;S. Okada;T. Tanji and T. Ishihara
• 通讯作者: T. Tanji and T. Ishihara

NANOIONICS EFFECT OF FINE METAL DESPERSION IN A PROTON CONDUCTING OXIDE

质子传导氧化物中细金属分散体的纳米离子效应

• 发表时间: 2007
• 作者: H.;Matsumoto・Y.;Furuya・S.;Okada・T.;Tanji・T.;Ishihara
• 通讯作者: Ishihara