| 研究概要 |
本年度の研究においては,ペロブスカイト型酸化物プロトン導電体であるチタン酸塩,セリウム酸塩,ジルコン酸塩及び蛍石型酸化物であるNdをドープしたCeO_2について,今年度に本補助費により購入した熱天秤および全真空型FT/IR分光装置によるプロトン溶解度の推定,プロトン導電率,電子分光法による電子状態の観察を行い,水の溶解による様々な特性変化について検討した.酸化物中の水の溶解度を支配する因子として局所塩基度の概念を提案し,これを用いた部分中和反応((1),(2)式の反応)を用いて酸化物の塩基度を定義する方法を発案し,電子バンドエネルギー図を描いて酸化物中に形成される不純物準位を電子分光測定から見積もった.その内容は,チタン酸塩及びジルコン酸塩に関する軟X線吸収分光法および発光分光法により,バンドギャップ間に形成される不純物準位(Ti3d,Zr4d,Ce4f)が酸点(LUMO)となり,これを中和するために(1)式が起こり,導入された塩基点(HOMO)をプロトンが中和する((2)式)という2つの部分中和反応から水の溶解反応が成り立っているとするものであり,この概念を利用してこれまで曖昧であった酸化物の塩基度を電子論に基づいて定義することができた.
O^<2->(g)+V_o=O_o (1)
H^+(g)+O_o=OH_o (2)
また実測値から酸点,塩基点のエネルギーを推定して,移動度や溶解反応の熱力学データと比較した.また,この概念を種々の構造を有する酸化物系に拡張するために,測定用単結晶試料の作製,溶解度測定並びに電気的輸送特性の測定を行っている.また,異なる物質系を比較するためにガルバニ電位を推定・測定する方法について検討している.
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