コア/シェル複合構造をもつ単分散ナノ結晶からなるシナジーイオニクスの創製

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17041010
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小俣 孝久 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80267640)
• Keywords: セリア / ジルコニア / 固体電解質 / ナノ結晶 / コアシェル型構造 / ホットソープ法 / コロイド溶液 / 界面

Research Abstract

本年度は、CeO_2, ZrO_2ナノ結晶の合成、CeO_2/ZrO_2コア/シェル複合ナノ結晶の合成、Sm_2O_3ドープしたCeO_2(SDC)およびY_2O_3安定化ZrO_2(YSZ)ナノ結晶の合成を行った。得られた成果は次である。
(1)CeO_2, ZrO_2ナノ結晶の合成
Ce(acac)_3・nH_2Oを溶解したオレイルアミンを200℃で30分反応し、粒径が約2.3nmのCeO_2ナノ結晶コロイド溶液を合成できた。得られたナノ結晶を種結晶としてCeO_2原料溶液に分散し、160℃で繰り返しCeO_2を析出させることにより、約3.0nmのCeO_2を作ることも出来た。
Zr〔OCH(CH_3)_2〕_4・〔(CH_3)_2CH(OH)〕とZrCl_4を溶解したオレイルアミンを、340℃で30分反応することで粒径約2.7nmのZrO_2ナノ結晶コロイド溶液を合成できた。
(2)CeO_2/ZrO_2コア/シェル複合ナノ結晶の合成
(1)により得られた粒径約2.3nmのCeO_2ナノ結晶を種結晶としてZrO_2原料溶液に分散し、300℃で60分反応行ったところ、厚さ約1.OnmのZrO_2で被覆されたコアシェル構造のCeO_2/ZrO_2ナノ結晶が得られた。
(3)SDC, YSZナノ結晶の合成
Ce(acac)_3・nH_2OおよびSm(acac)_3・nH_2OあるいはGd(acac)_3・nH_2Oを溶解したオレイルアミンを、200℃で30分反応することでSDCあるいはGDCナノ結晶コロイド溶液を合成できた。SmあるいはGdがCeO_2中に固溶していることは、XRDの解析および光吸収スペクトルにより確認された。
Zr(acac)_4とY(acac)_3・nH_2Oを溶解したオレイルアミン・オレイン酸・オクタデセンの混合溶液を200℃で加熱したところ、ZrO_2とY_2O_3の混合物が析出し、YSZナノ結晶の合成は来年度への課題として残された。