ヒドリドのサイズ柔軟性を活かした新規ヒドリド導電物質の開発
| Project/Area Number |
20J23793
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 国内 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
生方 宏樹 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
|
|---|
| Keywords | 複合アニオン化合物 / イオン伝導体 / 水素化物 / ヒドリドイオン伝導 / ヒドリドイオン伝導体 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
酸水素化物に限定されていたヒドリドイオン(H-)導電体の開発を、水素化塩化物や水素化硫化物などといった広範な複合化アニオン化合物へ拡張し、H-導電性向上の指針を提案する。具体的には、酸水素化物系より得らえた「ヒドリドのサイズ柔軟性」という特性を活かした構造制御を他の複合アニオンH-導電体に適用し、H-の高速拡散に適した経路の設計を実現する。構造解析や電気化学測定に加えて理論計算を適宜組み合わせることで、H-と複合化した種々のアニオン（酸化物イオン、塩化物イオンや硫化物イオンなど）が、H-拡散に与える影響を明らかにし、その知見を以て高速H-導電体の創出を目指す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、複数のアニオンを組み合わせる「複合アニオン化」のコンセプトを基軸としたヒドリド（H-）イオン伝導体の開発を推進してきた。具体的には、アニオン秩序・無秩序転移を示す希土類酸水素化物LnHOに焦点を当て、アニオン秩序相でのみH-イオン伝導性を観測し、アニオン秩序に由来したボトルネックサイズの拡張が重要であることを明らかにした。また。六方晶水素化ハロゲン化物Ba2H3X（X = Cl, Br, or I）において高速ヒドリドイオン伝導を見出し、従来のイオン伝導体の設計指針である「ランダムな元素置換による高温相安定化」とは対照的な「アニオン秩序による高温相安定化」という新しい設計戦略を見出した。Ba2H3Xを起点に三ハロゲン固溶体Ba2H3(Cl,Br,I)の合成を行うことで、H－伝導性とハロゲン固溶に由来する化学無秩序の関連性を明らかにした。一般的に、Cl－とI－はその大きすぎるイオン半径差のため固溶できないイオンとして知られているが、Ba2H3(Cl,Br,I)固溶体においては、非常に高濃度な各ハロゲンの固溶に成功した。また、ハロゲン無秩序の増加に伴ってH－伝導度の活性化エネルギーが低下することを明らかにした。他に、イオン伝導性を示さなかったもののいくつかの新規物質の合成に成功した。PbFCl型BaHClは、30GPaまでの高圧下でPbCl2型の新規相へ構造相転移することを見出した。LnHSは、希土類Lnに依存して、S中心八面体をもつ2H型からS中心三角プリズムをもつ1H型へ構造変化することを明らかにした。第一原理計算から2H型と1H型構造がそれぞれイオン的および共有結合的な相互作用によって有利に安定化されることを明らかにした。
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
-
-
[Journal Article] Trihalide Mixing by Size-Flexible H- Ions in Layered Ba2H3 (Cl, Br, I)2022
Author(s)
H. Ubukata, F. Takeiri, C. Tassel, S. Kobayashi, S. Kawaguchi, T. Saito, T. Kamiyama, S. Kobayashi, G. Kobayashi, and H. Kageyama*
-
Journal Title
Chemistry of Materials
Volume: 34
Issue: 12
Pages: 5654-62
DOI
Related Report
Peer Reviewed
-
-
[Journal Article] Hydride-based antiperovskites with soft anionic sublattices as fast alkali ionic conductors.2021
Author(s)
Shenghan Gao, Thibault Broux, Susumu Fujii, Cedric Tassel, Kentaro Yamamoto, Yao Xiao, Itaru Oikawa, Hitoshi Takamura, Hiroki Ubukata, Yuki Watanabe, Kotaro Fujii, Masatomo Yashima, Akihide Kuwabara, Yoshiharu Uchimoto, Hiroshi Kageyama
-
Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 201-201
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
