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シェブレル硫化物およびスタナイト構造硫化物からなる高効率高温熱電材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 24360314
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 金属生産工学
研究機関室蘭工業大学

研究代表者

平井 伸治  室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10208796)

研究分担者 葛谷 俊博  室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (00424945)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2012年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード資源供給安定性 / 低環境負荷 / 熱電材料 / 硫化物 / CZTS / 二次焼結 / 不定比組成 / 固相反応焼結 / 2次焼結 / 熱電特性 / 無次元性能指数 / 光学顕微鏡組織 / 無孔化 / スタナイト化合物 / シェブレル化合物 / スタナイト型多元系硫化物 / 非化学量論組成 / 焼結体
研究成果の概要

出発原料にCu2S、ZnS、SnS2粉末を用い、20-80 MPa の加圧下で973 K、3.6 ksのパルス通電焼結により固相反応焼結させることでCZTS焼結体を作製した。また、この一次焼結体を粉砕し、50-80 MPa の加圧下で1073 Kの焼結において、二次焼結体も作製した。一次焼結体の断面組織において微細な空孔が観察されたのに対し、二次焼結体ではこの空孔は消滅し、均一な焼結体が得られた。Cu2.3Zn0.7SnS3.85二次焼結体のZT値は561 Kで0.81となり、この値は高温ほど増加する傾向を示した。また、Cu2.1Zn0.9SnS4やCu2ZnSnS4の従来値を凌駕していた。

報告書

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

    (45件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (36件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Ytterbium Sulfides by the Sulfurization and Heat Ttreatment2014

    • 著者名/発表者名
      L.Li, S.Hirai, H.Yuan, E.Nakamura
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 615 ページ: 224-229

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influences of Yb2O3 Characters and Sulfurization Conditions on Preparation of Yb2S32014

    • 著者名/発表者名
      L.Li, S.Hirai and H.Yuan
    • 雑誌名

      J.Alloys and Compounds

      巻: 618 ページ: 742-749

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2014.08.109

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Obtaining of SmS Based Semiconducting Material and Investigation of Its Electrical Properties2013

    • 著者名/発表者名
      V.Kaminskii, S.Hirai, T.Kuzuya, S.Solov’ev, N.Stepanov and N.Sharenkova
    • 雑誌名

      Semiconductors

      巻: 47 号: 10 ページ: 1298-1300

    • DOI

      10.1134/s1063782613100126

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recovery of Valuable Materials from a Spent Nickel-Metal Hydride Battery: Selective Chlorination Roasting of an Anodic Active Material with CCl4 Gas2013

    • 著者名/発表者名
      T.Kuzuya, S.Hirai and V.Sokolov
    • 雑誌名

      Separation and Purification Technology

      巻: 118 ページ: 123-127

    • DOI

      10.1016/j.seppur.2013.08.008

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric Properties of Ti_<1+x>S_2 Prepared by CS_2 Sulfurization2012

    • 著者名/発表者名
      M. Ohta, S. Satoh, T. Kuzuya, S. Hirai, M. Kunii and A. Yamamoto
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 60 ページ: 7232-7240

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Control and Its Mechanism of CuInS_2 Nanoparticles2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kuzuya, Y. Hamanaka, K. Itoh, T. Kino, K. Sumiyama. Y. Fukunaka and S. Hirai
    • 雑誌名

      J. Colloid and Interface Science

      巻: 388 号: 1 ページ: 137-143

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2012.08.013

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Ag Nanoparticle Dispersed Silk Fibroin Compact2012

    • 著者名/発表者名
      W. Yu, T. Kuzuya, S. Hirai, Y. Tamada, K. Sawada and T. Iwasa
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 262 ページ: 212-217

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical Conductivity of SmS Polycrystals2012

    • 著者名/発表者名
      V. Kaminskii, T. Kuzuyab, S. Hirai, S.Solov'ev, V Sharenkova and M.
    • 雑誌名

      Physics of Solid State (Fizika Tverdogo Tela)

      巻: 54 号: 1 ページ: 46-49

    • DOI

      10.1134/s1063783412010106

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 反応焼結法によるテトラへドライト型Cu12Sb4S13焼結体の作製2015

    • 著者名/発表者名
      朝倉貴一, Fan Haotian, Liang Li, 平井伸治, 中村英次, 太田道広, 葛谷俊博
    • 学会等名
      資源・素材学会 平成27(2015)年度 春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学(千葉県習志野市)
    • 年月日
      2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 反応焼結法による熱電材料用不定比CZTS焼結体の作製2015

    • 著者名/発表者名
      生方幸政, 平井伸治, 葛谷俊博, 太田道広
    • 学会等名
      資源・素材学会 平成27(2015)年度 春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学(千葉県習志野市)
    • 年月日
      2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] CS2ガス硫化によるユーロピウム硫化物の合成と相変態2015

    • 著者名/発表者名
      Liang Li, 平井伸治, 中村英次, 葛谷俊博, 袁 海濱
    • 学会等名
      資源・素材学会 平成27(2015)年度 春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学(千葉県習志野市)
    • 年月日
      2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 層状硫化物における全階層構造制御と熱電特性2015

    • 著者名/発表者名
      太田道広, P.Jood, 山本 淳, 葛谷俊博, 平井伸治, O.Libedev, D.Berthebaud
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期講演大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Synthesia and Thermoelectric Properties of Rare Earth Sulfides2014

    • 著者名/発表者名
      S.Hirai
    • 学会等名
      MS&T2014
    • 発表場所
      Pittsburgh, Pennsylvania, USA
    • 年月日
      2014-10-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] LnGdS3 (Ln=La,Ce, Nd,Sm)合成の試みと相変態を利用した結晶粒微細化2014

    • 著者名/発表者名
      曾華偉, 平井伸治, 葛谷俊博
    • 学会等名
      資源・素材学会 資源・素材2014(熊本)
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 反応焼結法による高マンガンシリサイド焼結体の作製2014

    • 著者名/発表者名
      藤宏之, Nimish Athawale, 葛谷俊博, 平井伸治
    • 学会等名
      資源・素材学会 資源・素材2014(熊本)
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] TiS2-X焼結体の熱電特性に及ぼす焼結圧力と希土類添加の効果2014

    • 著者名/発表者名
      席特日格楽, 葛谷俊博, 平井伸治
    • 学会等名
      資源・素材学会 資源・素材2014(熊本)
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of Ytterbium Sulfides by the Sulfurization and Heat Ttreatment2014

    • 著者名/発表者名
      L.Li, S.Hirai, H.Yuan, E.Nakamura
    • 学会等名
      5th International Congress on Ceramics
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-08-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 反応焼結法により作製した高マンガンシリサイド焼結体の組織観察2014

    • 著者名/発表者名
      近藤宏之, Nimish Athawale, 葛谷俊博, 平井伸治
    • 学会等名
      平成26年度日本金属学会、日本鉄鋼協会両北海道支部合同サマーセッション
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-07-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Yb2O3のCS2ガス硫化と熱処理によるYbSの合成2014

    • 著者名/発表者名
      李良, 葛谷俊博, 平井伸治
    • 学会等名
      平成26年度日本金属学会、日本鉄鋼協会両北海道支部合同サマーセッション
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-07-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 動物繊維を含む廃繊維製品から動物性タンパク質回収の可能性と樹脂への応用2013

    • 著者名/発表者名
      藤川達志、葛谷俊博、平井伸治、河原 豊、玉田 靖
    • 学会等名
      資源・素材学会平成25年度春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 硫黄蒸気中アニールを利用したTiS_<2-x>単結晶育成と熟電材料の開発2013

    • 著者名/発表者名
      山本龍介、葛谷俊博、平井伸治、太田道広
    • 学会等名
      資源・素材学会平成25年度春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of TiS_<2-x> Single Crystal by sublimation Method and Its Thermoelectric Properties2012

    • 著者名/発表者名
      R. Nikolaev, T. Kuzuya, S. Hirai, I. Vasilyeva, M. Ohta and A. Yamamoto
    • 学会等名
      2012 MRS Fall meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center in Boston
    • 年月日
      2012-11-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] intering of Cu_2ZnSnS_4 Synthesized by a Solid-phase Reaction of Sulfides and Its Thermoelectric Properties2012

    • 著者名/発表者名
      S. Mikami, T. Kuzuya, S. Hirai and M. Ohta
    • 学会等名
      2012 MRS Fall meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center in Boston
    • 年月日
      2012-11-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of a Near-stoichiometric TiS_<2-x> and Its Thermoelectric Properties2012

    • 著者名/発表者名
      R. Yamamoto, T. Kuzuya, S. Hirai, M. Ohta, R. Nikolaev and I. Vasilyeva
    • 学会等名
      2012 MRS Fall meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center in Boston
    • 年月日
      2012-11-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] CC1_4を用いた塩化焙焼による廃ニッケル水素電池からのレアメタルの回収2012

    • 著者名/発表者名
      葛谷俊博、平井伸治、V. Sokolov
    • 学会等名
      レアメタル-リサイクル国際協力シンポジウム「眠る都市鉱山」
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2012-10-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 還元焙焼によるリチウムイオン二次電池廃棄物からのレアメタルの回収2012

    • 著者名/発表者名
      平井伸治、井川 叔、葛谷俊博
    • 学会等名
      レアメタル-リサイクル国際協力シンポジウム「眠る都市鉱山」
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2012-10-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] リサイクルにおける表界面剥離の重要性2012

    • 著者名/発表者名
      井川叔、葛谷俊博、平井伸治、大久保太一郎
    • 学会等名
      表面技術協会第126回講演大会
    • 発表場所
      室蘭工業大学
    • 年月日
      2012-09-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 紫外線照射を利用したシルクの微粉末化2012

    • 著者名/発表者名
      于偉東、番場淳、葛谷俊博、平井伸治、河原豊、玉田靖、杉浦康昭
    • 学会等名
      平成24年度繊維学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      福井大学
    • 年月日
      2012-09-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] シルク製品廃棄物からのシルクフィブロインの回収2012

    • 著者名/発表者名
      藤川逹志,葛谷俊博,平井伸治,河原豊,玉田靖,杉浦康昭
    • 学会等名
      平成24年度繊維学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      福井大学
    • 年月日
      2012-09-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] SnSフラックスを用いた熱電材料用希土類硫化物の合成2012

    • 著者名/発表者名
      栖原達郎、葛谷俊博、平井伸治、太田道広、R. Nikolaev、I. Vasilyeva
    • 学会等名
      2012年日本金属学会(第151回)秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] TS_2(T: Ti, Cr)層を基本構造に持つ層状硫化物の熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      國井勝、太田道広、山本淳、葛谷俊博、平井伸治
    • 学会等名
      2012年日本金属学会(第151回)秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 銅およびリチウムシェブレル相化合物の合成と焼結体の熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      表恭平、葛谷俊博、平井伸治、太田道広、西当弘隆
    • 学会等名
      2012年日本金属学会(第151回)秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] SmS熱電材料の合成と焼結2012

    • 著者名/発表者名
      田崎洋平、葛谷俊博、平井伸治、太田道広 V Kaminski
    • 学会等名
      2012年日本金属学会(第151回)秋期講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] リチウムイオン二次電池からのレアメタルの分離回収2012

    • 著者名/発表者名
      平井伸治
    • 学会等名
      「リチウムイオン電池など二次電池からのレアメタル分離・回収・リサイクルの技術開発動向」セミナー
    • 発表場所
      新お茶の水・連合会館(招待講演)
    • 年月日
      2012-06-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of SmSx via a Solid Phase Reaction between Sm2S3 and SmH3 and Their Thermoelectric Properties

    • 著者名/発表者名
      Y.Tasaki, T.Kuzuya, S.Hirai,V.Kaminskii and M.Ohta
    • 学会等名
      2013MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      USA,Boston,Hynes Convention Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] High Temperature Thermoelectric Properties of the Misfit Layered Systems (LaS)1+xTS2 (T: Cr, Nb) Prepared through CS2 Sulfurization

    • 著者名/発表者名
      P.Jood, M.Ohta, M.Kunii, K.Sekuni, H.Nishiate, T.Kuzuya, S.Hirai and A.Yamamoto
    • 学会等名
      2013MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      USA,Boston,Hynes Convention Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of La2S3 Single Crystals by SnS Flux Method and Their Thermoelectric Properties

    • 著者名/発表者名
      T.Suhara, R.E.Nikolaev, I.Vasilyeva, T.Kuzuya, S.Hirai and M.Ohta
    • 学会等名
      2013MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      USA,Boston,Hynes Convention Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] TiS3 ガスを利用したTiS2 単結晶の育成とその焼結体の作製

    • 著者名/発表者名
      岩澤匡晃、葛谷俊博、平井伸治、太田道広、R.Nikolaev、I.Vasilyeva
    • 学会等名
      資源・素材2013(札幌)
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SnS フラックスを用いたTh3P4 型立方晶La2S3 単結晶の新規育成法

    • 著者名/発表者名
      栖原辰郎、葛谷俊博、平井伸治、太田道広、R.NiKolaev、I.Vasilyeva
    • 学会等名
      資源・素材2013(札幌)
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 廃リチウムイオン二次電池正極活物質の真空焙焼におけるLiの挙動

    • 著者名/発表者名
      井川 叔、葛谷俊博、平井伸治
    • 学会等名
      日本金属学会2013 年秋期講演大会(第153 回)
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 固相反応焼結による不定比CZTS の作製と熱電特性

    • 著者名/発表者名
      三上 慎太郎、葛谷俊博、平井伸治、太田道広
    • 学会等名
      日本金属学会2013 年秋期講演大会(第153 回)
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Low-Temperature Preparation of Layer-Structured Thermoelectric Sulfides by CS2 Sulfurization

    • 著者名/発表者名
      M.Kunii, M.Ohta, P. Jood, T.Kuzuya and S.Hirai
    • 学会等名
      ICT2013
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] フラックス法による熱電材料用高融点ランタン硫化物単結晶の育成

    • 著者名/発表者名
      栖原辰郎、葛谷俊博、平井伸治、太田道広、R.Nikolaev、I.Vasilyeva
    • 学会等名
      平成25年度日本金属学会・日本鉄鋼協会両北海道支部合同サマーセッション
    • 発表場所
      室蘭工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Sm2S3とSmH3の直接反応によるSmSの合成と焼結体の作製

    • 著者名/発表者名
      田崎洋平、葛谷俊博、平井伸治、太田道広、V.Kaminskii
    • 学会等名
      平成25年度日本金属学会・日本鉄鋼協会両北海道支部合同サマーセッション
    • 発表場所
      室蘭工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 希土類セスキ硫化物の結晶成長方法2013

    • 発明者名
      R. Nikolaev、I. Vasilyeva、平井伸治、葛谷俊博
    • 権利者名
      室蘭工業大学、ロシア科学アカデミー・シベリア支部・ニコラエフ無機化学研究所
    • 産業財産権番号
      2013-020653
    • 出願年月日
      2013-02-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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