2018 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of the New Structure Families Exhibiting Ion Conduction through Bond-Valence-based Energy
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15H02291
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
八島 正知 東京工業大学, 理学院, 教授 (00239740)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪石 篤 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (10713448)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イオン伝導体 / 結晶構造 / 新構造ファミリー / 中性子回折 / 放射光X線回折 / 電気伝導性 / 燃料電池 / センサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エネルギー環境分野の技術革新には優れた酸化物イオン伝導体を開発することが重要である．高い酸化物イオン伝導度は特定の構造ファミリー(結晶構造型)で発現するので，新しい構造ファミリーに属する構造を持つイオン伝導体の探索と発見が必要である．本課題ではイオン伝導体として過去に検討されてこなかった構造ファミリーの物質群について、結晶格子中をイオンが移動できる経路が存在するか否かを、結合原子価 (Bond Valence)に基づいた酸化物イオンのエネルギー(BVE)図により検討している．2018年度はScなどを含む系を調べた．Scを本質的な元素として含む123組成について酸化物イオンが移動するためのエネルギー障壁を計算し，エネルギーが低い経路が格子を横切って連結するか否か、すなわちボトルネックが広いかどうかを調べ，BaGd2Si3O10型 BaSc2Si3O10が比較的低い酸化物イオン移動のためのエネルギー障壁を持つことがわかった．そこでBaSc2Si3O10とBaSc1.9A0.1Si3O9.95 (A: Mg, Ca)を合成し， X線粉末回折実験により格子定数を精密化し，紫外可視スペクトルを測定，電気伝導度の温度および酸素分圧依存性を測定した．その結果，BaSc2Si3O10が酸化物イオン伝導体の新構造ファミリーであることがわかった．他にもいくつかの酸化物イオン伝導体の新構造ファミリーを発見した．結晶構造の詳細を研究することが高いイオン伝導度発現の原因究明にとって不可欠である．パイロクロア型酸化物イオン伝導体Yb2Ti2O7の酸化物イオン経路を中性子回折実験と最大エントロピー法により可視化した．これはパイロクロア型酸化物におけるイオン伝導経路を実験で可視化した世界で最初の例である．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Synthesis of a Layered Niobium Oxynitride, Rb2NdNb2O6N・H2O, Showing Visible-Light Photocatalytic Activity for H2 Evolution2019
Author(s)
Wakayama Haruki, Hibino Keisuke, Fujii Kotaro, Oshima Takayoshi, Yanagisawa Keiichi, Kobayashi Yuuga, Kimoto Koji, Yashima Masatomo, Maeda Kazuhiko
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Journal Title
Inorganic Chemistry
Volume: 58
Pages: 6161～6166
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Selective Hydride Occupation in BaVO3-xHx (0.3 ≦ x ≦ 0.8) with Face- and Corner-Shared Octahedra2018
Author(s)
Yamamoto Takafumi, Shitara Kazuki, Kitagawa Shunsaku, Kuwabara Akihide, Kuroe Masahiro, Ishida Kenji, Ochi Masayuki, Kuroki Kazuhiko, Fujii Kotaro, Yashima Masatomo, Brown Craig M., Takatsu Hiroshi, Tassel Cedric, Kageyama Hiroshi
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Journal Title
Chemistry of Materials
Volume: 30
Pages: 1566～1574
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A Cocatalyst that Stabilizes a Hydride Intermediate during Photocatalytic Hydrogen Evolution over a Rhodium-Doped TiO2 Nanosheet2018
Author(s)
Shintaro Ida, Kenta Sato, Tetsuya Nagata, Hidehisa Hagiwara, Motonori Watanabe, Namhoon Kim, Yoshihito Shiota, Michio Koinuma, Sakae Takenaka, Takaaki Sakai, Elif Ertekin, Tatsumi Ishihara
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Journal Title
Angewandte Chemie International Edition
Volume: 57
Pages: 9073-9077
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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