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

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19089
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 36:Inorganic materials chemistry, energy-related chemistry, and related fields
• Research Institution: Kumamoto 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
• Keywords: ゼオライト / 固体電解質 / 組織制御

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.

Free Research Field

機能性セラミックス材料工学

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。