| 研究課題/領域番号 |
21H02029
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 熊本大学 |
|---|
研究代表者 |
松田 元秀 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (80222305)
|
|---|
| 研究分担者 |
鈴木 達 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, グループリーダー (50267407)
下條 冬樹 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (60253027)
永井 杏奈 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (30910400)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
|
|---|
| キーワード | 混合導電性酸化物 / 酸素透過性 / 配向体作製 / 磁場配向 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、申請者が現在取り組んでいる結晶磁気異方性に基づく配向制御プロセスにより擬単結晶的な配向組織混合導電性酸化物多結晶体を作製し、過去に実施例がない、同一試料上で酸素透過動力学パラメータ（体積拡散係数、粒界拡散係数および表面交換係数）の検討を行う。検討結果から、表面露出結晶面、配向組織および組成の違いが酸化物イオンの拡散性および材料表面での酸素／酸化物イオン交換反応性に与える影響を明らかにする。さらに第一原理計算による理論的な考察を加え、「優れた選択的酸素高透過性を導く材料組織の設計指針」を纏めるとともに、その指針に沿う材料創製を具現化させる。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では、混合導電性酸化物として知られるNi系層状ペロブスカイト化合物の配向バルク体を磁場配向プロセスによって作製し、酸素同位体交換処理を施した後、二次イオン質量分析によって酸素同位体拡散プロファイルの測定を行い、得られた結果から酸化物イオンの拡散性および表面交換性を検討した。その結果、Nd2NiO4ではLa2NiO4で見られない変化が酸化物イオンの拡散係数の温度依存性で観測されたことから、酸素透過性材料の開発の点では組成の選択が重要であることが明らかになった。また、酸化物イオンの拡散係数では大きな結晶方位依存性が観測されたが、表面交換性には大きな異方性はないことがわかった。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
混合導電性酸化物が示す酸化物イオン・電子混合導電性は、空気中から高純度酸素を取り出すための技術や、天然ガスからガソリンや灯油といった液体燃料を合成するための技術など様々な分野への展開が可能な性質である。現在Ni系層状ペロブスカイト化合物が選択的酸素高透過性材料として一つの有望な物質として注目されているが、その性質の理解は十分に進んでいるとは言い難い状況である。本研究では、酸素透過性を支配する酸化物イオンの拡散性と表面交換性を組成や組織の観点から検討しており、その成果は選択的酸素高透過性材料の構造設計上有意義な知見を含むものと考えている。
|
