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Structural design and characterization of zeolite bulks for applications to solid electrolytes

Research Project

Project/Area Number 22K19089
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 36:Inorganic materials chemistry, energy-related chemistry, and related fields
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

Matsuda Motohide  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (80222305)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松田 光弘  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80332865)
橋新 剛  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (20336184)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsゼオライト / 固体電解質 / 組織制御 / バルク化
Outline of Research at the Start

本研究では、私たちの身の回りで利用されるゼオライトにおいて、これまでに実現例がない緻密で配向性を示すバルク体を創製し、イオン伝導特性の評価を行いながら、ゼオライトにとっては新たな応用分野となる電気化学デバイスへの展開に繋がる固体電解質を開発することを目指し、研究を実施する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, densification and orientation of zeolites were undertaken for applications to solid electrolytes. As a result, our research group succeeded in preparing highly dense zeolite bulks with relative densities more than 90 %, and in forming textured structures in zeolites with magnetic rare-earth ions using a magnetic field assisted orientation process. A solid electrolyte based gas sensor was successfully fabricated using the dense zeolite bulks thus obtained, and CO2 sensing properties were observed. A hydrothermal hot-pressing method was useful for the densification, and the introduction of magnetic rare-earth ions was effective to the orientation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アルミノケイ酸塩であるゼオライトはこれまで触媒や吸着材などとして多用されているが、本研究の実施で、緻密化させることにより固体電解質として求められる10-3 S/cm以上の導電性を示す材料への転化が可能であることがわかり、作製されたゼオライト緻密体を用いてガスセンサーを試作した結果、CO2センシング特性を示すことが見出された。これら本研究実施で得られた結果はゼオライトにとって新しい応用分野の開拓を強く示唆し意義深い成果と捉えることができる。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (21 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Enhanced sodium ion conduction of highly dense bulk zeolite X prepared by hydrothermal hot-pressing2022

    • Author(s)
      T. Fuiii, M. Yoshida, R. Yoshino, M. Matsuda
    • Journal Title

      Journal of the European Ceramic Society

      Volume: 42 Issue: 8 Pages: 3510-3514

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2022.02.050

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic orientation behavior of L-type zeolite with rare-earth elements under low magnetic field2022

    • Author(s)
      T. Tabata, A. Nagai and M. Matsuda
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 51 Issue: 25 Pages: 9601-9605

    • DOI

      10.1039/d2dt01374f

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 水熱ホットプレス法による FER 型ゼオライトの配向緻密体作製と電気的特性評価2024

    • Author(s)
      松岡紘生、木村昇太郎、永井杏奈、松田元秀
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      木村昇太郎、永井杏奈、橋新剛、松田元秀
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      木村昇太郎、永井杏奈、松田元秀
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      宗亮佑、永井杏奈、松田元秀
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      上野蓮、永井杏奈、松田元秀
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      永井杏奈、田畑友望、松田元秀
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  • [Presentation] イオン交換を利用したL型ゼオライトの組織制御2022

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      松田元秀、田畑友望、永井杏奈
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      2022年度九州支部秋季研究発表会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 水熱ホットプレス法によるゼオライトの緻密体作製と電気的特性評価2022

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      木村昇太郎、永井杏奈、松田元秀
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  • [Presentation] 低磁場配向性を示す遷移金属導入L型ゼオライト2022

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      宗亮佑、永井杏奈、志田賢二、鈴木達、松田元秀
    • Organizer
      第61回セラミックス基礎科学討論会
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  • [Book] ゼオライト2023

    • Author(s)
      橋新 剛、松田元秀
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      一般社団法人日本ゼオライト学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 固体電解質型ガスセンサ素子及びその製造方法、並びに固体電解質型ガスセンサ2024

    • Inventor(s)
      松田元秀、橋新 剛、永井杏奈、木村昇太郎
    • Industrial Property Rights Holder
      松田元秀、橋新 剛、永井杏奈、木村昇太郎
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2024-033585
    • Filing Date
      2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-07-05   Modified: 2025-01-30  

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