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多価イオンを伝導種とする新規な超イオン伝導体の開発

使用多价离子作为导电物质开发新型超离子导体

基本信息

批准号：
02J04495
负责人：
田村真治
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

固体中の伝導イオン種としては、1,2価のイオンがよく知られており、3価以上のイオンは強い静電気的相互作用が働くため、固体中を伝導することは困難であるとされてきた。これまでに3価イオン伝導体としては擬似層状構造を持つタングステン酸塩(M_2(WO_4)_3(M:Al,Sc,Y,Er-Lu)が報告されているが、これらは6価のW^<6+>イオンが還元されやすいため、実用化することが困難であった。また、化学的安定性に優れるR_<1/3>Zr_2(PO_4)_3リン酸塩に関しても3価イオン伝導が報告されており、多価イオンも固体中を伝導できることが明らかになっている。しかしながら、R_<1/3>Zr_2(PO_4)_3リン酸塩の伝導性は低く、多価イオン伝導体の実用化を考えると、さらなる伝導性の向上ならびに新規な伝導イオン種の探索が必要である。そこで本研究では、還元されにくく、高いイオン伝導性を有する新規な多価イオン伝導体としてイオン伝導に適したナシコン型構造を有し、リン酸塩を母体とする新規な超イオン伝導体の開発を行った。これまで電子伝導が発現するために伝導イオン種としては不適当であると考えられてきたプラセオジムイオン(Pr^<3+>)を選択し、また、プラセオジムイオンが安定に3価の状態を持つことが知られているリン酸塩に着目し、3価のPr^<3+>イオン伝導体の開発を行った結果、NASICON型構造を有する(Pr_xZr_<1-x>)_<4/4-x>Nb(PO_4)_3-NbPO_5コンポジットの開発に成功した。このものの導電率はこれまでに得られている3価イオン伝導体と比較すると100倍程度高い値であり、伝導イオン種は、電気分解によりプラセオジムイオンであることが明らかとなった。また、磁化率測定を含む種々の測定により、プラセオジムイオンは3価の状態で存在し、電子伝導も認められなかったことから、(Pr_xZr_<1-x>)_<4/4-x>Nb(PO_4)_3-NbPO_5コンポジットは、極めてイオン伝導性が高く、かつ、電子伝導を全く示さない純粋な3価のPr^<3+>イオン伝導体であることが分かった。

Solid medium の伝イオンkind としては, 1,2価のイオンがよく知られており, 3価 and above のイオThe interaction between strong and static electricity is difficult, and the conduction in solids is difficult.これまでに3価イオン伝 Conductor としては pseudo-layered structure をhold つタングステン acid 塩(M_2(WO_4)_3(M:Al ,Sc,Y,Er-Lu)がreportされているが、これらは6価のW^<6+>イオンが热元されやすいため、実用化It's difficult and difficult. The chemical stability of the product価イオン伝Director されており、多価イオンもsolid を伝guide できることが明らかになっている.しかしながら, R_<1/3>Zr_2(PO_4)_3 リン acid acid の伝 conductivity は low く, high 価オン伝 conductor のIt is necessary to use the new rules and regulations to explore and explore the new ones.そこで本 Research では, 真元されにくく, 高いイオン伝 Conductor を有する新码な多価イオン伝 Conductor としてイオン伝duct にAdaptable したナシコThe structure of the N-type structure is the same as that of the リン acid を parent body and the new standard な super イオン伝 conductor の开発を行った.これまでelectronic guide が発 appear するために伝guide イオンkind としては inappropriate であると凯えられてきたプラセオジムイオン(Pr^<3+>)を选択し、また、プラセオジムイオンが安定に3価のstatusを志つことが知られているリン acid塩に目し、3価のPr^<3+>イオン伝 Conductorの开発を行ったRESULTS、NASIC The ON type structure has been successful (Pr_xZr_<1-x>)_<4/4-x>Nb(PO_4)_3-NbPO_5コンポジットの开発に successfully. The electrical conductivity of the conductor is 100 times higher than that of the conductor High いつであり, 伝道イオンは, 电気 decomposition によりプラセオジムイオンであることが明らかとなった. Measurement of magnetic susceptibilityは3価のstateでexistentし、electronic guideもcognitionめられなかったことから、 (Pr_xZr_<1-x>)_<4/4-x>Nb(PO_4)_3-NbPO_5コンポジットは、极めてイオン伝 Conductivity が高く、かつ、Electronic conductivity を全く Show さないpure粋な3価のPr^<3+>イオン伝 conductor であることが分かった.