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本質的な酸素欠損層を持つ新型イオン伝導体の探索と構造物性

寻找具有必要的缺氧层和结构特性的新型离子导体

基本信息

批准号：
22KJ1285
负责人：
作田祐一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

酸化物イオン伝導体やプロトン伝導体は燃料電池等に応用可能なセラミック材料である。燃料電池の電解質として実用化するには高いイオン伝導度を示す材料の発見が重要であるが、高いイオン伝導度を示す要因を考察することでより高いイオン伝導度を示す材料の探索の指針にもつながる。そのため、結晶構造を明らかにし、酸化物イオンやプロトンの移動のメカニズムを考察することもまた重要である。本研究では本質的な酸素欠損層を持つ六方ペロブスカイト関連酸化物であるBa7Nb4MoO20系材料に注目して研究を行った。Ba7Nb4MoO20のNbの一部をMoやWで元素置換した組成は高い酸化物イオン伝導度を示すだけではなく、高温でも高い安定性を示し酸化物イオン伝導が支配的であるため、実用化も期待される。これまで、高温で測定した中性子回折データの解析で得られた平均構造によってBa7Nb4MoO20系材料では準格子間機構で酸化物イオンが伝導すると考えられてきた。しかし、Ba7Nb4MoO20系材料の局所的，動的構造との関係は分かっていなかった。そこで、第一原理分子動力学法によって時間経過とともに酸化物イオンがどのように動いていくのかを調べ、移動するメカニズムを考察した。また、Ba7Nb4MoO20系材料は高い酸化物イオン伝導度に加えて高いプロトン伝導度も示す。酸化物イオンの移動のメカニズムと同様に第一原理分子動力学法によってプロトンの移動のメカニズムを考察した。さらに、プロトンの位置を決定するために，重水D2O気流中で熱処理することにより、水和したBa7Nb4MoO20系材料を作製し、低温における中性子回折データを用いて結晶構造解析を行った。

Acidic conductors, conductors, fuel cells, etc. can be used as materials. The electrolyte of the fuel cell is chemically used, and the conductivity of the electrolyte is high. The conductivity of the electrolyte is important.することでより高いイオン伝 Conductivity をshows the reason of the material のExploration にもつながる.そのため, crystal structure を明らかにし, acidified substance イオンやプロトンのmovable のメカニズムをinvestigation することもまたimportant である. This study focuses on the research and development of the essential acid-deficient layer and hexagonal acid-related Ba7Nb4MoO20-based materials. The composition of Ba7Nb4MoO20's Nb part and the element substitution of Mo and W are shown in the figure.だけではなく, high temperature でもHigh stability を Show し acid compound イオン伝gui が controlled であるため, 実用化も Expectation される.これまで、High temperature でMeasurementしたNeutral backfolding データのanalysisでGetられたaverage structureによってBa7 The Nb4MoO20 series material has a quasi-lattice structure and a acid compound. The structure and dynamic relationship between the materials of Ba7Nb4MoO20 and Ba7Nb4MoO20 are divided into two parts. The first principle molecular dynamics methodがどのように动いていくのかを Adjustmentべ、Move するメカニズムをinvestigationした.また、Ba7Nb4MoO20 series materials have high ester conductivity and high oxidation conductivity. Acid compound イオンのmovable のメカニズムと同様にFirst principles molecular dynamics method によってプロトンのmovable のメカニズムをinvestigationした.さらに、プロトンの Position をdetermination するために, heat treatment in heavy water D2O 気 flow することにより, water and したBa 7Nb4MoO20-based materials are produced, and low-temperature neutral sub-return materials are analyzed using crystal structure analysis.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Imperial College London(英国)

伦敦帝国理工学院（英国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Different Local Structures of Mo and Nb Polyhedra in the Oxide-Ion-Conducting Hexagonal Perovskite-Related Oxide Ba3MoNbO8.5 Revealed by 95Mo and 93Nb NMR Measurements

95Mo 和 93Nb NMR 测量揭示了氧化物离子传导六方钙钛矿相关氧化物 Ba3MoNbO8.5 中 Mo 和 Nb 多面体的不同局域结构

DOI：
10.1021/acs.jpcc.2c03429
发表时间：
2022
期刊：
The Journal of Physical Chemistry C
影响因子：
0
作者：
Tansho Masataka;Goto Atsushi;Ohki Shinobu;Mogami Yuuki;Sakuda Yuichi;Yasui Yuta;Murakami Taito;Fujii Kotaro;Iijima Takahiro;Yashima Masatomo
通讯作者：
Yashima Masatomo

Oxide-Ion Occupational Disorder, Diffusion Path, and Conductivity in Hexagonal Perovskite Derivatives Ba3WNbO8.5 and Ba3MoNbO8.5

六方钙钛矿衍生物 Ba3WNbO8.5 和 Ba3MoNbO8.5 中的氧离子职业障碍、扩散路径和电导率

DOI：
10.1021/acs.jpcc.1c09416
发表时间：
2022
期刊：
The Journal of Physical Chemistry C
影响因子：
0
作者：
Yasui Yuta;Tsujiguchi Takafumi;Sakuda Yuichi;Hester James R.;Yashima Masatomo
通讯作者：
Yashima Masatomo

Preface

前言

DOI：
10.2174/138920292401230610190952
发表时间：
2023-06-23
期刊：
Current Genomics
影响因子：
2.6
作者：
通讯作者：

Ba7Nb4MoO20系六方ペロブスカイト関連酸化物の酸化物イオン伝導度向上とメカニズム

Ba7Nb4MoO20基六方钙钛矿相关氧化物的氧离子电导率改善及机理

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kei Saito;Kotaro Fujii;Masatomo Yashima;矢口寛，藤井孝太郎，八島正知，土屋佳則，荻野拓，辻本吉廣;安井雄太，辻口峰史，作田祐一，八島正知，Hester James;作田祐一，藤井孝太郎，村上泰斗，八島正知，萩原雅人， Hester James R，Avdeev Maxim
通讯作者：
作田祐一，藤井孝太郎，村上泰斗，八島正知，萩原雅人， Hester James R，Avdeev Maxim