光吸収分光法による固体内プロトンの拡散定数決定法の開発

开发利用光学吸收光谱测定固体中质子扩散常数的方法

基本信息

批准号：
07750736
负责人：
湯上浩雄
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750736/
关键词：
プロトン導電体固体イオンクス赤外吸収超イオン導電体

项目摘要

可視及び赤外の吸収分光光度計を中心にした実験装置の組み立て・改良を行った。特に、本研究では、試料の周りの雰囲気を精度良く制御することが不可欠である。そのためマスフローコントロラ-(申請品)を用いたガスの供給系を製作し,これにより、より高精度でデータを得ることが出来るようになった。また測定の自動化を進めるためコンピュータと実験系をつなぐインターフェースを作製した。結晶の純度と拡散係数の関係を探るため,種々のドーパントイオンを添加したSrZrO_3系の単結晶をフローティング・ゾーン法により作製した。ドーパントイオンとしてはY,ScCeなどの希土類イオンを用いた。またそれらの濃度は、0.01mol%から10mol%の広い範囲で変化させた。ペロブスカイト型プロトン伝導体であるSrZrO_3のプロトンの拡散係数を赤外域に観測される酸素-水素結合の伸縮振動モードの強度から測定した.具体的は、水蒸気を含むアルゴンガス雰囲気から、急激に乾燥したアルゴンガス雰囲気に変化させ、その時の吸収強度の時間依存性からプロトンの拡散係数を見積もった。種々のドーパントを添加したSrZrO_3の赤外吸収スペクトルにおける水蒸気雰囲気中でのアニール時間依存性から,プロトンが複数のサイトに存在することが分かった.また,それらのサイトにおけるプロトン-酸素結合力が大きく異なることが分かった.水蒸気雰囲気から重水素雰囲気に変化させた時の吸収スペクトルの変化から,単結晶とセラミックスでは,欠陥構造やプロトン伝導経路に違いがある可能性があることが分かった.

组装并改进了实验设备，主要是视觉和红外吸收分光光度计。特别是在这项研究中，必须准确控制样品周围的大气。因此，使用质量流控制器（应用产品）制造了气体供应系统，该系统允许以更高的精度获得数据。此外，创建了连接计算机和实验系统以提高测量自动化的接口。为了研究晶体纯度与扩散系数之间的关系，通过浮动区方法制备了基于SRZRE_3的单晶基于SRZRE_3的单晶。稀土离子（例如Y和SCCE）用作掺杂剂离子。它们的浓度在0.01 mol％至10 mol％的范围内也变化了。 Srzro_3的质子的扩散系数是一种钙钛矿型质子导体，是根据在红外区域观察到的氧气氧键的拉伸振动模式的强度测量的。具体而言，质子的扩散系数是从含有水蒸气到快速干燥的氩气气大气的氩气气大气中估计的，当时估计吸收强度的时间依赖性。在水蒸气气氛中的退火光谱中，SRZRE_3的退火时间依赖性与多个掺杂剂在多个位置存在质子。还发现，这些位点的质子氧键合力显着差异。当将水蒸气气氛更改为氘大气中时，吸收光谱的变化表明，单晶和陶瓷之间的缺陷结构和质子传导路径可能存在差异。