ビスマス-遷移金属系層状酸化物の系統的解明に基づく低温動作高効率酸素ポンプの実現

基于铋过渡金属层状氧化物的系统阐明实现低温高效氧泵

• 批准号: 07J05650
• 负责人: 谷ノ内 勇樹
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J05650/
• 关键词: Bi_2VO_<5.5>; 酸化物イオン伝導; 酸素ポンプ; 層状ペロブスカイト; ドーピング; 相変態

Bi_2VO_<5.5>は、複雑な多形を有し、その高温相は高い酸化物イオン伝導を示す。本研究では、5価のバナジウムサイトに各種元素を系統的にドープし、酸化物イオン伝導性および相変態挙動への影響を、熱分解に対する時間的安定性を考慮して理解することと、得られた知見に基づいてより高性能な酸化物を実現することを目的としている。・新たな相分類の確立:本系で観察されたα,β,γ相に代表される種々の多形体について、系統的な理解と整理をより簡便に行うため、新たな相分類法を検討した。結果、V-O層の酸素空孔の規則-不規則配列に特徴的な超格子回折ピークと酸化物イオン伝導度の挙動に基づき、α_f,β_f,γ_fという3つのグループに種々の多形体が分類できることを示した。・高伝導相γ_fの安定化機構:他の多形体に対し、γ_fを安定化するには、酸素空孔濃度やドーパント濃度の増大が効果的であった。これは、酸素空孔の存在によりα_f,β_f構造が不安定化されるため、および格子欠陥の存在がγ_fの配位エントロピーを増大することや規則化速度の低下につながるためとして定性的に理解することができた。一方、熱分解に対し、γ_fを安定化するには酸素との結合力が強く、イオン半径がV^<5+>に近いドーパントが有利であった。これは、熱分解に必要とされるドーパントの拡散の抑制と、ドーパント周りの格子歪が小さいためとして定性的に理解することができた。・BIMEVOXへの複合ドーピング:α_f,β_fに対するγ_fの安定化に最も有効な1価金属(Li^+,Ag^+)と、顕著な熱分解抑制効果を示すTi^<4+>を複合ドープした試料を作製し、γ_fが室温まで凍結され、500℃で0.1S/cmという極めて高い酸化物イオン伝導度が示されることを見出した。また、Ti濃度の増大に伴い、γ_fの時間的な安定性が大きく向上することを明らかとした。

Bi_2VO_(2), Bi_2VO_(2), Bi_2VO_(3), Bi_2VO_(2), Bi_2VO<5.5>_(3), Bi_2VO_(4), Bi_2VO_(3), Bi_2VO_(4), Bi_2VO_(5), Bi_2VO_(4), Bi_2VO_(4), Bi_2O_(4), Bi_2O_(5), Bi_2O_(4), Bi_2O_(4 In this study, the effects of conductivity, phase change and thermal decomposition on the stability of various elements in the system were considered. The new phase classification is established: the α,β,γ phases of this series are represented by the polyhedron of the species, and the systematic understanding and arrangement are simplified. The results show that the characteristic superlattice of the regular-irregular arrangement of the acid pores in the V-O layer is the basic structure, α_f,β_f,γ_f of the acid conductivity. High conductivity γ_f stabilization mechanism: the stability of γ_f due to its polymorphism, the increase of pore concentration and the increase of pore concentration. The existence of α f,β f structure in the lattice is not stable, and the existence of γ f coordination is not stable. Therefore, the speed of regularization is low. The binding force of the acid element is strong, and the radius of the acid element is close to the center of the acid element. This is the first time that the thermal decomposition has occurred. BIMEVOX is a complex material with α_f,β_f and γ_f stability. The thermal decomposition inhibition effect of Ti ^+,Ag^+, Ti^+, Ti ^+, Ti^ Moreover, it is clear that the temporal stability of γ_f increases significantly as the Ti concentration increases.

项目成果

Variation of Electrical Conductivity and Phase Transition of Doped Bismuth Vanadate (Bi_2V_<0.95>TM_<0.05>O_<5.5±δ>, TM : transition metal)

掺杂钒酸铋的电导率变化和相变（Bi_2V_<0.95>TM_<0.05>O_<5.5±δ>，TM：过渡金属）

• 发表时间: 2008
• 作者: Y. Taninouchi;T. Uda;T. Ichitubo;Y. Awakura;E. Matsubara
• 通讯作者: E. Matsubara

Effects of Cation Substitution on Transition Temperatures and Oxygen Conductions in Bi_2VO_<5.5>

阳离子取代对Bi_2VO_<5.5>转变温度和氧传导的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: Y.Taninouchi;T.Uda;T.Ichitubo;Y.Awakura;and E.Matsubara
• 通讯作者: and E.Matsubara

Phase Stability of Bi_2(V_<1-X>ME_x)O_<5.5+d>(ME=Li and Ag, x=0.05 and 0.1)

Bi_2(V_<1-X>ME_x)O_<5.5 d>(ME=Li和Ag, x=0.05和0.1)的相稳定性

• 发表时间: 2010
• 期刊: Materials Transactions 51(3)
• 作者: Y.Taninouchi;T.Uda;T.Ichitubo;Y.Awakura;E.Matsubara
• 通讯作者: E.Matsubara

Improvement of Phase Stability and Oxide-ion Conductivity of Monovalent-metal-doped Bismuth Vanadate by Titanium Co-doping

钛共掺杂提高一价金属掺杂钒酸铋的相稳定性和氧离子电导率

• 发表时间: 2009
• 作者: Y.Taninouchi;T.Uda;T.Ichitubo;Y.Awakura;E.Matsubara
• 通讯作者: E.Matsubara

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