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酸化物プロトニクスにおけるヘテロ界面伝導の解明とその高速プロトン移動への応用

Research Project

Project/Area Number 19017014
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

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

Principal Investigator

松本 広重  Kyushu University, 稲盛フロンティア研究センター, 教授 (70283413)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥12,600,000 (Direct Cost: ¥12,600,000)
Fiscal Year 2008: ¥6,300,000 (Direct Cost: ¥6,300,000)
Fiscal Year 2007: ¥6,300,000 (Direct Cost: ¥6,300,000)
Keywordsナノイオニクス / ヘテロ界面 / ストロンチウムセレート / ストロンチウムジルコネート / 白金固溶 / 空間電荷 / へテロ界面 / プロトン導電体 / 整流性 / ショットキー障壁 / 非化学量論 / 空乏層
Research Abstract

欠陥型のプロトン伝導性酸化物中では、プロトンは電子的欠陥と平衡関係にあり、ヘテロ界面における空間電荷の影響を受けることが予想される。このような考えのもとに、われわれはプロトン伝導性酸化物に白金ナノ粒子を分散したときの挙動について調べてきた。昨年度に行き当たったペロブスカイト型酸化物相への白金の固溶現象および、水素還元による白金ナノ粒子の析出現象を用い、本年度はSrZrO3系およびSrCeO3系の二種類のプロトン伝導体を対象として白金ナノ粒子の分散効果について検討した。
SrZr0.9Y0.1O3-α/Pt系については、可逆なナノイオニクス現象が起きており、青いサンプルにおいては白金が固溶してZrサイトにカチオンとして存在し、水素にさらすことによって析出した白金が導電率を低下させることを実験的に示した。
SrCe0.9Y0.1O3-α/Pt系については、白金ナノ粒子の分散により導電率が増加することが明らかとなった。
以上より、Ptとの界面でSrZr0.9Y0.103-αは負に帯電した空間電荷層を形成していることが示されており、これが導電率の低下の原因であると考えられる。一方、SrCe0.9Y0.103-α系では、水素中で白金との界面においてSrCe0.9Y0.103-αが正の空間電荷を持っていると考えることができ、白金との界面においてプロトン濃度が増大している可能性が考えられる。
ナノイオニクスの概念の一つであるヘテロ界面の空間電荷により、プロトンの欠陥平衡や導電率が影響を受ける、あるいは制御可能であることを本研究により示すことができたと考えられる。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2008 2007

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Nanoionics phenomenon in proton-conducting oxide: Effect of dispersion of nanosize platinum particles on electrical conduction properties2007

    • Author(s)
      H., Matsumoto・Y., Furuya・S., Okada・T., Tanji・T., Ishihara
    • Journal Title

      Science and Technology of Advanced Materials 8

      Pages: 531-535

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A nanoionics phenomenon in platinum-dispersed SrZr0.9Y0.103-α2008

    • Author(s)
      H. Matsumoto, ほか7名
    • Organizer
      The 14th International Conference on Solid State Protonic Conductors
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2008-09-04
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] NANOIONICS EFFECT OF FINE METAL DESPERSION IN A PROTON CONDUCTING OXIDE2007

    • Author(s)
      H., Matsumoto・Y., Furuya・S., Okada・T., Tanji・T., Ishihara
    • Organizer
      16the Int. Conf. on Solid State Ionics
    • Place of Presentation
      上海(中国)
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] ナノイオにクスー最新技術とその展望-(編集: 山口周)、第12章2008

    • Author(s)
      松本広重
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2007-04-01   Modified: 2018-03-28  

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