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高リチウムイオン伝導体ナノ粒子を利用した遷移金属イオン付活型高強度蛍光体の創製

Research Project

Project/Area Number 17041016
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionGakushuin University

Principal Investigator

稲熊 宜之  学習院大学, 理学部, 教授 (00240755)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 勝又 哲裕  学習院大学, 理学部, 助手 (90333020)
Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2006: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords蛍光 / リチウムイオン伝導体 / ペロブスカイト / イオン交換 / 溶融塩 / 遷移金属 / 欠陥 / バンドギャップ / リチウムイオン伝導 / 希土類
Research Abstract

本研究では、イオン交換により合成した(La,M^<2+>)TiO_3(M=Fe,Zn,Mn)の微構造を解析することにより、イオン交換反応機構を解明し、局所構造と物性との関係を明らかにすること、そして希土類元素イオンをドープしたペロブスカイト型イオン伝導体の合成をおこない、それらの発光機構を解明するとともに高強度蛍光体の探索をおこなうことを目的とした。得られた結果を以下に示す。
(1)イオン交換により合成した(La, M)TiO_3(M=Fe,Zn,Mn)の微構造解析
(La,Fe)TiO_3では、TEMによる微構造解析により、結晶粒内にFeが存在し、イオン交換反応が起こっていることが確認できた。Feは粒内に存在している一方、結晶粒界にbcc-Feのナノ結晶が存在し、これが強磁性的挙動の原因であることが示唆された。一方、(La,M)TiO_3(M=Zn,Mn)では、ZnまたはMnは粒界に偏析することなく、イオン交換反応が起こっており、(La,Fe)TiO_3の場合とは交換反応機構に明瞭な違いが生じていることが明らかになった。
(2)Prをドープしたペロブスカイト型リチウムイオン伝導体の合成と発光機構の解明
Ca_<0.6>Li_<0.3>Ti_<0.5>Ta_<0.5>O_3:Pr(CLLT:Pr)は、母体のバンドギャップに対応する紫外光励起により、強い赤色発光を示した。一方、Sr_<0.6>Li_<0.3>Ti_<0.5>Ta_<0.5>O_3:Pr(SLLT:Pr)においては、母体のバンドギャップ励起による赤色発光よりも、450nm付近のf-f励起による青緑発光が顕著であった。発光スペクトルと格子定数のPr濃度依存性から、CLLT:PrではPr^<3+>イオンはAサイトのみに、SLLT:Prでは大部分はA-siteに、一部はB-siteに存在することが示唆された。このことから母体の結晶構造に加えて、Prの占有サイトが発光特性の重要な支配因子であることが明らかになった。
(3)Prをドープしたペロブスカイト型リチウムイオン伝導体La_<2/3-x>Li_<3x>TiO_3(LLTO):Prナノ粒子の合成と発光特性
クエン酸錯体を用いた錯体重合法により800℃で数十nmサイズのLLTO:Pr粒子が得られることがわかった。焼成温度の上昇とともにバンドギャップ励起に基づく赤色発光強度の増大がみられ、結晶表面の欠陥が発光阻害因子であると考えられた。この欠陥の同定と制御が今後の課題である。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (8 results)

  • [Journal Article] Nano-scale structural analysis of (La,Fe)TiO_3 prepared by Fe/Li ion-exchange2007

    • Author(s)
      Takao Tsurui
    • Journal Title

      Solid State Communications 142・1-2

      Pages: 45-48

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] M/ Li_+ (M=Mg_<2+>, Zn_<2+>, and Mn_<2+>) Ion-exchange on Lithium Ion-conducting Perovskite-type Oxides and Their Properties2006

    • Author(s)
      Yoshiyuki Inaguma
    • Journal Title

      Solid State Ionics 177・26-32

      Pages: 2705-2709

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural Investigations of Migration Pathways in Lithium Ion-conducting La_<2/3-x>TiO_3 Perovskites2006

    • Author(s)
      Yoshiyuki Inaguma
    • Journal Title

      Solid State Ionics 177・35-36

      Pages: 3037-3044

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fast Percolative Diffusion in Lithium Ion-conducting Perovskite-type Oxides2006

    • Author(s)
      Yoshiyuki Inaguma
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan 114・12

      Pages: 1103-1110

    • NAID

      110004997690

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] M/Li^+(M=Mg^<2+>,Zn^<2+>,and Mn^<2+>) Ion-exchange on Lithium Ion-conducting perovskite-type Oxides and Their Properties2006

    • Author(s)
      Yoshiyuki Inaguma
    • Journal Title

      Solid State Ionics (in press)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Photoluminescence of Praseodymium-Doped Sr_<n+1>Ti_nO_<3n+1> (n=1,2,∞)2005

    • Author(s)
      Yoshiyuki Inaguma
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 44(1B)

      Pages: 761-764

    • NAID

      10014381472

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Crystal Structure and Diffusion Path in the Fast Lithium-Ion Conductor La_<0.62>Li_<0.16>TiO_32005

    • Author(s)
      Masatomo Yashima
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society 127(10)

      Pages: 3491-3495

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structure and Mossbauer Studies of F-O Ordering in Antiferromagnetic Perovskite PbFeO_2F2005

    • Author(s)
      Yoshiyuki Inaguma
    • Journal Title

      Chemistry of Materials 17(6)

      Pages: 1386-1390

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2018-03-28  

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