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固体酸塩基の水和反応を利用する酸化物表面プロトニクス材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23246112
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関東京大学

研究代表者

山口 周  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10182437)

研究分担者 三好 正悟  東京大学, 大学院工学系研究科, 助教 (30398094)
連携研究者 尾山 由紀子  富山高等専門学校, 准教授 (00345373)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
50,180千円 (直接経費: 38,600千円、間接経費: 11,580千円)
2013年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2012年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2011年度: 30,160千円 (直接経費: 23,200千円、間接経費: 6,960千円)
キーワード表面・界面物性 / プロトン伝導 / 固体酸 / Lewis酸 / 電気二重層
研究成果の概要

本研究ではナノ粒子から構成される金属酸化物のバルク体および薄膜の表面における水和酸塩基反応に由来する表面プロトニクス材料の開発とメカニズム解明を行った.表面プロトン伝導におけるキャリア生成には終端層に吸着した化学種の関わる酸塩基反応が重要な役割を果たすことを明らかにするとともに,この酸塩基反応が気相化学種による表面修飾により著しく変化することを見出した.また,絶縁性・誘電性酸化物薄膜においても,表面吸着に由来するプロトン伝導性が発現し,直接的および直流分極の結果として間接的に薄膜の伝導性に影響を及ぼすとともにプロトン欠陥がメディエーターとなり酸化還元特性に影響を及ぼすことを示した.

報告書

(4件)
  • 2014 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (42件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Improved Sintering Property of Y-Doped BaZrO3 by Mn Addition2013

    • 著者名/発表者名
      DY. Kim, S. Miyoshi, T. Tsuchiya, and S. Yamaguchi
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 50 (44) 号: 44 ページ: 17-27

    • DOI

      10.1149/05044.0017ecst

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Perovskite-Structured BaScO2(OH) as a Novel Proton Conductor: Heavily Hydrated Phase Obtained via Low-Temperature Synthesis2013

    • 著者名/発表者名
      R. B. Cervera, S. Miyoshi, Y. Oyama, Y. E. Elammari, T. Yagi, and S. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 25 号: 9 ページ: 1483-1489

    • DOI

      10.1021/cm302983d

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Water uptake and conduction property of nano-grained yttria-doped zirconia fabricated by ultra-high pressure compaction at room temperature2012

    • 著者名/発表者名
      S. Miyoshi, Y. Akao, N. Kuwata, J. Kawamura, Y. Oyama, T. Yagi, and S. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 207 ページ: 21-28

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2011.11.014

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defect Chesistry and Electrochemical Properties of BaZrO3 Heavily Doped with Fe2012

    • 著者名/発表者名
      D. Y. Kim, S. Miyoshi, T. Tsuchiya, and S. Yamaguchi
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 45, Issue 1 号: 1 ページ: 161-170

    • DOI

      10.1149/1.3701305

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase relation in the BaO-ZrO2-YO1.5 system: Presence of separate BaZrO3 phases and complexity in phase formation2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Oyama, A. Kojima, X. Li, R. B. Cervera, K. Tanaka, and S. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 197 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2011.06.006

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray Absorption, Photoemission Spectroscopy, and Raman Scattering Analysis of Amorphous Tantalum Oxide with Large Extent of Oxygen Nonstoichiometry2011

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuchiya, H. Imai, S. Miyoshi, P.-A. Glans, J. Guo, and S. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry and Chemical Physics

      巻: 13 号: 38 ページ: 17013-17018

    • DOI

      10.1039/c1cp21310e

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite Size Effect of Proton-Conductivity of Amorphous Silicate Thin Films Based on Mesoscopic Fluctuation of Glass Network2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Aoki, H. Habazaki, S. Nagata, A. Nakao, T. Kunitake, and S. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 133 号: 10 ページ: 3471-3479

    • DOI

      10.1021/ja1091886

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 固体イオニクスの革新を目指して2014

    • 著者名/発表者名
      山口周
    • 学会等名
      第40回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2014-11-16 – 2014-11-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペロブスカイト型酸化物をマトリックスとする電子/イオン伝導体のパーコレーション伝導2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤友気、榎原彩乃、D.Y.Kim、三好正悟、澁田靖、山口周
    • 学会等名
      第40回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2014-11-16 – 2014-11-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 電子(ホール)/イオン伝導体におけるパーコレーション伝導の重要性2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤友気、Dong Young Kim、三好正悟、澁田靖、山口周
    • 学会等名
      2014年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2014-09-27 – 2014-09-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SOFCカソード反応のORR律速過程に関する考察2014

    • 著者名/発表者名
      杉浦進弥、竹下彩乃、岡田哲、三好正悟、澁田靖、山口周、下條冬樹
    • 学会等名
      2014年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2014-09-27 – 2014-09-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ab initio Molecular Dynamic Study of Surface H+ Conduction Mechanism on Cubic ZrO2 (110)2014

    • 著者名/発表者名
      R. Sato, S. Yamaguchi, et. al.
    • 学会等名
      Solid State Protonic Conductors - 17 (SSPC-17)
    • 発表場所
      Korea Institute of Science and Technology (ソウル、韓国)
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 遷移金属をドープしたBaZrO3における電気伝導度の非線形組成依存性2014

    • 著者名/発表者名
      三好正悟、田丸奏、Kim Dongyoung、Yoon Joonyoung、山口周
    • 学会等名
      電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] NON-LINEAR DOPING EFFECT ON THE ELECTRICAL TRANSPORT OF BaZr1-xPrxO32013

    • 著者名/発表者名
      Shogo Miyoshi, Mao Tamaru, Dongyoung Kim, Tohru Higuchi, Yukiko Oyama, Shu Yamaguchi
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Solid State Ionics (SSI-19)
    • 発表場所
      京都国際会館(京都)
    • 年月日
      2013-06-02 – 2013-06-07
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] HIGH SURFACE REACTIVITY OF La/Sr-Co PEROVSKITE-BASED CATHODE WITH EXCESS CATION2013

    • 著者名/発表者名
      Ayano Takeshita, Shogo Miyoshi, Shu Yamaguchi, Takao Kudo, Yasushi Sato
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Solid State Ionics (SSI-19)
    • 発表場所
      京都国際会館(京都)
    • 年月日
      2013-06-02 – 2013-06-07
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] LOCAL DISTORTION IN DOPED BaZrO3 OBSERVED BY RAMAN SPECTROSCOPY2013

    • 著者名/発表者名
      Joonyoung Yoon, Dongyoung Kim, Yukiko Oyama, Shogo Miyoshi, Shu Yamaguchi
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Solid State Ionics (SSI-19)
    • 発表場所
      京都国際会館(京都)
    • 年月日
      2013-06-02 – 2013-06-07
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Non-linear Effect of Fe-doping on the Electrochemical Properties of BaZrO3

    • 著者名/発表者名
      D. Y. Kim, S. Miyoshi, T. Tsuchiya, S. Yamaguchi
    • 学会等名
      第8回固体イオニクスセミナー
    • 発表場所
      信貴山玉蔵院(奈良)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Local Bond Structure of Proton-conducting BaZr1-xMxO3-σ

    • 著者名/発表者名
      J. Yoon, D. Kim, S. Miyoshi, S. Yamaguchi
    • 学会等名
      第8回固体イオニクスセミナー
    • 発表場所
      信貴山玉蔵院(奈良)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 硬X線光電子分光法を用いたイオン伝導性固体のナノ分極現象解明

    • 著者名/発表者名
      山口周
    • 学会等名
      第48回学際領域セミナー その場観察手法の電気化学デバイスへの適用 電気化学反応解明への挑戦
    • 発表場所
      株式会社明電舎大崎会館(東京)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BaZr1-xMxO3-σ型プロトン伝導体の化学ドーピングによる局所構造変化

    • 著者名/発表者名
      尹駿榮、金火同永、三好正悟、山口周
    • 学会等名
      第38回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] BaZrO3-BaFeO3系固溶体の電気輸送特性

    • 著者名/発表者名
      金火同永、三好正悟、土屋敬志、山口周
    • 学会等名
      第38回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 表面化学修飾したナノ構造YSZのプロトン伝導性

    • 著者名/発表者名
      ドロクサリブ ロラス、三好正悟、山口周
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(宮城)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ba(Zr,Pr)O3における伝導度の非線形組成依存性

    • 著者名/発表者名
      三好正悟、田丸奏、Kim Dongyoung、樋口透、尾山由紀子、山口周
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(宮城)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Carrier concentration and partial conductivity of Fe-doped BaZrO3

    • 著者名/発表者名
      Kim Dongyoung、三好正悟、土屋敬志、山口周
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(宮城)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] PERCOLATION CONDUCTIVITY IN BaZrO3-BaFeO3 SOLID SOLUTIONS

    • 著者名/発表者名
      Dongyoung Kim, Takashi Tsuchiya, Shogo Miyoshi and Shu Yamaguchi
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Solid State Ionics (SSI-19)
    • 発表場所
      京都国際会館(京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] EFFECT OF SURFACE MODIFICATION ON PROTON CONDUCTIVITY OF NANO-GRAIN

    • 著者名/発表者名
      Rolas T. Doloksaribu , Shogo Miyoshi, and Shu Yamaguchi
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Solid State Ionics (SSI-19)
    • 発表場所
      京都国際会館(京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] In-situ polarization measurements in Hard X-Ray PES of MIM-type Cell at Room Temperature

    • 著者名/発表者名
      Shu Yamaguchi
    • 学会等名
      Petite Workshop International Workshop on Defects and Diffusion in Materials for Energy Conversion
    • 発表場所
      Geisenheim (Germany)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Percolation conductivity in single phase perovskite oxides heavily doped with carriers

    • 著者名/発表者名
      Shu Yamaguchi
    • 学会等名
      Ad-hoc WCU-Workshop on Nano-Hybrid Materials for Energy Conversion
    • 発表場所
      ソウル国立大学(韓国)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Novel Pourbaix-type E-pO diagram for oxide systems: In-situ electrochemical polarization measurements using PES for direct observation of internal potential profile and redox window

    • 著者名/発表者名
      Shu Yamaguchi
    • 学会等名
      Discussion workshop on New Horizons in Electrochemistry- at the Boundary to Physics and Materials Science
    • 発表場所
      Capri (Italy)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Cu2-xSを用いた原子スイッチの電位窓に関する熱力学的考察

    • 著者名/発表者名
      盛家晃太、米林諒、三好正悟、山口周
    • 学会等名
      第9回固体イオニクスセミナー
    • 発表場所
      下呂温泉 木曽屋(岐阜)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ナノTiO2バルク体における表面塩基性とイオン伝導

    • 著者名/発表者名
      飯田勇気、三好正悟、山口周
    • 学会等名
      第9回固体イオニクスセミナー
    • 発表場所
      下呂温泉 木曽屋(岐阜)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物および表面プロトニクスの新展開

    • 著者名/発表者名
      山口周
    • 学会等名
      Workshop: CROSSroads of Users and J-PARC 第8回「ナノ秒ダイナミクス系とその中性子散乱研究の将来」
    • 発表場所
      いばらき量子ビーム研究センター(茨城)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低温プロセスによる高濃度プロトン含有ぺロブスカイト酸化物の作製

    • 著者名/発表者名
      R. B. Cervera、三好正悟、尾山由紀子、八木健彦、山口周
    • 学会等名
      第39回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      熊本県民交流館パレア(熊本)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ラマン分光及びXAFSを用いたBaZrO3系酸化物の局所構造解析

    • 著者名/発表者名
      尹駿榮、金火同永、三好正悟、山口周
    • 学会等名
      第39回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      熊本県民交流館パレア(熊本)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Polarization of Oxide Amorphous Films under Intense Electrical Field Probed by In-Situ Hard X-Ray PES Measurements

    • 著者名/発表者名
      S. Yamaguchi
    • 学会等名
      18th International Conference on Solid State Ionics (SSI-18)
    • 発表場所
      Warsaw (Poland)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electronic structure of Fe-doped BaZrO3 for SOFC cathode

    • 著者名/発表者名
      Dong Young Kim, S. Miyoshi, T. Tsuchiya, S. Yamaguchi
    • 学会等名
      第7回 固体イオ二クスセミナー
    • 発表場所
      富山,九殿浜温泉 ひみのはな
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electronic defects formation and its effect on electrochemical properties of Fe-doped BaZO3

    • 著者名/発表者名
      Dong Young Kim, 三好正悟, 土屋敬志, 山口周
    • 学会等名
      第37回固体イオ二クス討論会
    • 発表場所
      鳥取,鳥取市白兎会館
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] FeをドープしたBaZrO3における欠陥化学と電気化学特性

    • 著者名/発表者名
      Kim Dong Young, 三好正悟, 土屋敬志, 山口周
    • 学会等名
      電気化学会第79回大会
    • 発表場所
      浜松,アクトシティ浜松
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Defect Chesistry and Electrochemical Properties of BaZrO3 Heavily Doped with Fe

    • 著者名/発表者名
      D. Y. Kim, S. Miyoshi, T. Tsuchiya, S. Yamaguchi
    • 学会等名
      221st ECS Meeting
    • 発表場所
      Seattle (USA)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ Hard X-Ray PES Polarization Measurements of Oxide Amorphaous Films under Intense Electrical Field

    • 著者名/発表者名
      S. Yamaguchi, T. Tsuchiya, S. Miyoshi, Y. Yamashita, H. Yoshikawa, K. Terabe, K. Kobayashi
    • 学会等名
      Nature Conference 2012 "Frontiers in Electronic Materials"
    • 発表場所
      Aachen (ドイツ)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Proton Conductivity of Nano-grained YSZ Bulk Body Fabricated by a High Pressure Compaction Method

    • 著者名/発表者名
      R. T. Doloksaribu, S. Miyoshi, S. Yamaguchi
    • 学会等名
      第8回固体イオニクスセミナー
    • 発表場所
      奈良,信貴山玉蔵院
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Acid/Base Reaction and Proton Activity of Amorphous Oxide Thin Film/Surface Used in Nanoelectronics Devices

    • 著者名/発表者名
      Shu Yamaguchi
    • 学会等名
      Solid State Protonic Conductors 16 (SSPC16)
    • 発表場所
      グルノーブル(フランス)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Site percolation and electron/ligand hole interaction in transition metal (Fe and Pr-doped BaZrO3)

    • 著者名/発表者名
      Shu Yamaguchi
    • 学会等名
      Nonstoichiometric Compounds V
    • 発表場所
      Taormina, Sicily, Italy
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Improved Sintering Property of Y-Doped BaZrO3 by Mn Addition

    • 著者名/発表者名
      D. Kim, E. Patrik, S. Miyoshi, T. Tsuchiya, S. Yamaguchi
    • 学会等名
      PRiME 2012
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] La/Sr-Co Perovskite-Based Multi-Layered Super Cathode Fabricated by Sputtering Method

    • 著者名/発表者名
      T. Takeshita, S. Miyoshi, S. Yamaguchi
    • 学会等名
      PRiME 2012
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] La/Sr-Co系ぺロブスカイト関連相を用いた緻密積層電極の反応活性

    • 著者名/発表者名
      竹下彩乃、三好正悟、山口周、工藤孝夫、佐藤康司
    • 学会等名
      第38回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      京都,京都テルサ
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 表面化学修飾したナノ構造YSZのプロトン伝導性

    • 著者名/発表者名
      ドロクサリブ ロラス、三好正悟、山口周
    • 学会等名
      第38回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      京都,京都テルサ
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Raman Spectroscopy study of dopant-dependent local structure in doped BaZrO3

    • 著者名/発表者名
      Yoon Joonyoung, Kim Dongyoung, 三好正悟, 山口周
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      仙台,東北大学川内キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] LaCoO3系空気極の表面反応活性に及ぼすカチオン不定比性の影響

    • 著者名/発表者名
      竹下彩乃、三好正悟、山口周、工藤孝夫、佐藤康司
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      仙台,東北大学川内キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] 次世代燃料電池開発の最前線(菊池隆司監修)2013

    • 著者名/発表者名
      三好正悟,山口周(分担:第II編第5章)
    • 出版者
      CMC出版
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 電気化学会編 電気化学便覧第6版2013

    • 著者名/発表者名
      山口 周(分担)
    • 出版者
      丸善出版
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 イオニクス(山口)研究室

    • URL

      http://www.ionics.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 イオニクス(山口)研究室

    • URL

      http://www.ionics.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 イオニクス(山口)研究室

    • URL

      http://www.ionics.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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