2018 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring a new solid-state ionics in hydrides containing hydride complexes with high hydrogen coordination
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17K19168
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高木 成幸 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50409455)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 水素化物 / 高水素配位錯イオン / 固体イオニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
錯体水素化物は、ホウ素や窒素など特定の非金属元素、あるいは遷移金属元素に複数の水素が配位した『錯イオン』、およびそれらを電子供与により安定化させる『金属陽イオン』からなる代表的な高密度水素化物である。特に、遷移金属元素からなる錯イオンを含むものを遷移金属錯体水素化物と呼ぶ。本研究では、“高水素配位化”により誘起される錯イオンの高速回転運動によって周囲の可動イオンの伝導性を極限まで高め、これまでイオン伝導体としては全く注目されていなかった遷移金属錯体水素化物において、アルカリ金属やアルカリ土類金属イオンなどの室温での高速イオン輸送を実現する。これらを固体電解質に用いた革新的全固体電池のデバイス実証を踏まえ、従来の固体イオニクスの延長線上にない新たな固体イオニクスを開拓することを本研究の最終目的とする。
平成30年度は、理論予測にもとづく試料合成を進めるとともに、高水素配位錯イオンの動的挙動の詳細や、高速イオン輸送現象との相関など、残された未解明課題の理論解析に取り組んだ。試料合成に関しては、モリブデン系およびニオブ系水素9配位錯イオンを含む2種の錯体水素化物の高圧合成を進め、目的相の合成には成功したものの、いずれの系においても複数の競合相の存在が確認され、単相合成には至らなかった。一方、これらの高圧合成過程におけるその場観察からは、目的相の単相合成を実現するための重要な指針が得られたことに加え、これら競合相についても高速イオン伝導を示す新たな高水素配位錯体水素化物であることを示唆する結果も得られた。理論解析については、前年度に見出した特異な「擬回転」の発現と高速イオン伝導相への相転移に関する重要な知見を得るなど、当初計画を上回る成果が得られた。
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