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現在我々の研究グループは、新規陽イオン伝導体創製を目的とし、ファンデルワールス層空間を持つ層状化合物へのゲスト挿入反応を検討し、得られた新規インターカレーション化合物の特性評価を行っている。本申請研究では、ホストとして層状構造を持つSrO固溶Bi_2O_3(SBO)を、ゲストとしてヨウ素と銀を選び、様々な検討を行った結果、以下の知見を得た。
・ヨウ素と銀の挿入反応は、逐次反応によって進行することがわかった。具体的反応条件としては、ヨウ素挿入反応にとっては170℃程度の熱処理が、また銀挿入反応は300℃程度の熱処理中に進行すると判断された。
・ヨウ素と銀が挿入されると、SBOのc軸は1nm程度伸長されることがわかった。これに対して、a軸には大きな変化は観測されなかった。
・一次元電子密度分布計算を行ったところ、挿入されたヨウ素と銀はホストであるSBOが持つファンデルワールス層空間に存在していることが示唆された。
・ヨウ素と銀の包蔵量は仕込み時に加える銀量によって制御可能であることがわかった。銀仕込み量が増加すると、包蔵される銀量は単調に増加し、それとは逆に、ヨウ素包蔵量は単調に減少することがわかった。
・ヨウ素と銀が包蔵されたSBOの伝導度は銀が包蔵されていないSBOの値に比べ、3桁程度高かった。これより、本研究で合成された新規インターカレーション化合物中では新たに導入された銀が伝導に寄与することが示唆された。
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