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2004 年度 実績報告書

固体電解質のナノチャンネル化と新規イオン機能の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 15510097
研究機関東北大学

研究代表者

前川 英己  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60238847)

研究分担者 山村 力  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80005363)
佐藤 讓  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80108464)
河村 純一  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50142683)
キーワードイオン伝導体 / メソポーラス物質 / ナノ複合体 / リチウムイオン / プロトン / 自己組織化 / サイズ効果
研究概要

本研究では、イオン伝導体をナノサイズのチャンネルを持った酸化物(アルミナ)中に導入することにより、イオン伝導度の大幅な向上とそのメカニズムの理解を目指したものである。本年度研究により以下の点が明らかになった。
1.昨年から引き続き、X-114などの界面活性剤を鋳型として用いるゾルーゲル法によりナノチャンネルアルミナを合成した。その際、用いる鋳型高分子の大きさ、形、合成条件の最適化により、チャンネルサイズを3nmから22nmまでの範囲でコントロールできた。合成されたメソ孔アルミナ中にリチウムイオン伝導体であるヨウ化リチウムを導入した。伝導度にはチャンネルサイズ依存性が見られ、チャンネル径を4〜12nmまで変化させたところ、サイズの減少に伴って、伝導度が増加した。また、リチウムイオンの拡散係数測定をパルス磁場勾配NMR法にて行ったところ、伝導度と拡散係数の間にアインシュタイン式の成立を確認した。370℃での複合体のリチウム拡散係数は、アルミナチャンネルサイズに依存し、その依存性は伝導度と良く対応している。
2.ランタンをドープしたメソ孔アルミナについて一定湿度下で高いプロトン伝導性が発現することを見出した。チャンネルサイズが3nmから15nmへ増加するとともに、2桁にわたって伝導度が向上した。NMR測定、TG/DTA測定より細孔内部のプロトン濃度を定量した。この材料は、湿度60%〜90%の範囲では大きな伝導度の変化は起こらない。一方、AAなどを出発原料としたポリマーコンポジットが作製できることが分った。このコンポジットは、100℃に耐え、10^<-5>Scm^<-1>程度のプロトン伝導を示す。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Size Dependent Ionic Conductivity Observed for Ordered-Mesoporous Alumina-Ionic Conductor Composites.2005

    • 著者名/発表者名
      H.Maekawaら
    • 雑誌名

      MRS Symposium Proceedings 835

      ページ: K3.8.1-K3.8.6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Size Dependent Ionic Conductivity Observed for Ordered-Mesoporous Alumina-LiI Composite.2004

    • 著者名/発表者名
      H.Maekawaら
    • 雑誌名

      Solid State Ionics 175

      ページ: 281-285

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Single-crystal X-ray diffraction study on MgAl_2O_4-MgFe_2O_4 spinel solid solution the miscibility gap and catin distribution2004

    • 著者名/発表者名
      A.Nakatsukaら
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Minerals 31

      ページ: 278-287

  • [雑誌論文] High Temperature Proton NMR Study of Yttrium Doped Barium Cerates..130(1-2)(2004)73-772004

    • 著者名/発表者名
      H.Maekawaら
    • 雑誌名

      Solid State Commun. 130

      ページ: 73-77

  • [雑誌論文] High Proton Conductivity of Mesoporous Al_2O_3.2004

    • 著者名/発表者名
      H.Shenら
    • 雑誌名

      The Science and Technology of Ions in Motion,(Eds. B.V.R.Chowdari, H.-L.Yoo, G.M.Choi, J.-H.Lee)(Solid State Ionics)

      ページ: 187-193

  • [雑誌論文] Size dependent Ionic Conductivity Ovserved for Ordered-Mesoporous-Alumina-Ionic Conductor Composites.2004

    • 著者名/発表者名
      H.Maekawaら
    • 雑誌名

      The Science and Technology of Ions in Motion,(Eds. B.V.R.Chowdari, H.-L.Yoo, G.M.Choi, J.-H.Lee)(Solid State Ionics)

      ページ: 851-857

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公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

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