2020 Fiscal Year Annual Research Report
High functionality by the interface control for IT-proton conductors of mixed anion
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18K04713
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
齋藤 美和 神奈川大学, 公私立大学の部局等, 教務技術職員 (60594215)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | oxyhydroxides / proton conductor / infrared spectroscopy |
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| Outline of Annual Research Achievements |
複合アニオン化合物とは、同一化合物中に複数種のアニオンが含まれる無機物質のことである。複合アニオン化合物の一つに酸水酸化物 (oxy-hydroxides) がある。酸水酸化物は、酸化物イオン (O2-) と水酸化物イオン (OH-) が共存する化合物である。本研究ではアニオン組成比が整数比を取らない不定比性酸水酸化物に着目した。例えばBa(Zr1-xYx)O3-δはそのプロトン伝導性について広く研究されており、化合物中のプロトン源（水酸化物イオン）の存在が優れたイオン伝導性の発現に寄与していると考えられている。
本研究では、酸素欠損ペロブスカイト型構造をもつBa(ZnxNb1-x)O3-δ-y(OH)zについて、加熱拡散反射測定装置を用いたFT-IR測定を実施した。得られたFT-IRスペクトルの詳細な解析により、結晶格子中の水酸化物イオンの化学結合状態と加熱による脱離挙動との関連を調べた。また、高濃度水蒸気中での熱処理によって酸水酸化物化を促進した試料についても検討した。
結果として、昇温に伴うO-H伸縮振動ピークの強度低下が観測され、試料に内包された水酸化物イオンの脱離と関連していることが示唆された。各試料のFT-IRスペクトルについてガウス関数曲線を用いて複数のピーク成分に分離し、各ピークにおける昇温時の面積値変化から各ピークに帰属される水の形態を推測した結果、結晶格子中のプロトンは非対称配置におけるO-H結合から優先的に脱離もしくは対称配置に移動していることが示唆された。酸素欠損含有試料は酸素欠損によってO-H結合の安定性が低い非対称サイトを形成していることが示唆された。
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