高温(〜1500℃)NMR法で見る材料の機能

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(1)高温において、特異な高い水素イオン(プロトン)伝導性を示すことで知られるペロブスカイト型プロトン伝導体、BaCe_<1-x>Y_xO_3,SrCe_<1-x>Y_xO_3,BaZr_<1-x>Y_xO_3及びSrZr_<1-x>Y_xO_3について、高温下その場^1H核NMR測定を行った。この系においては、直接、水素イオン量の定量を行うことが従来困難であった。NMR信号強度を、注意深く測定し、標準試料との比較を行うことにより、単純な温度補正を行うだけで、高温下での水素濃度が定量的に決定できることが明らかになった。その結果、BaCe_<1-x>Y_xO_3では、ドープしたYイオンと同じ濃度のプロトンが溶解しており、600℃以上の温度でプロトンの放出が始まることが明らかとなった。(2)絶縁体分散効果により空間電荷層の効果を用いたイオン伝導体が知られているが、ヨウ化リチウム-アルミナ複合リチウムイオン伝導体について、規則配列したナノチャンネル型アルミナを用いることで、従来知られている複合体よりも1桁以上イオン伝導度が向上した。また、チャンネル径が小さくなるほど伝導度が大きくなる傾向が観測された。そこで、NMR直接観測を行った。伝導度向上が、界面での空間電荷層形成で説明できる可能性があることがわかった。一方、サイズの大きなチャンネルについては、ヨウ化リチウムのチャンネル内充填のためには、複合体作成時の条件を工夫する必要があることが分かった。この結果を、アメリカMRS年会で発表した。