研究課題
無機材料のナノ構造や構造内の空間の次元・形状・サイズなど熱電変換特性に影響を与えうるファクターと熱電特性の正確な相関を理解することは材料設計上非常に重要であるが、各ファクターの精密制御が困難であるため明確な理解は得られていない。本研究課題ではナノ構造と熱電特性の相関を厳密に明らかにすることを目的として、金属酸化物のナノ構造・ナノ空間を精密設計する合成技術の確立を推進した。本年度は本研究課題を通して合成に成功した層状LixCoO2ナノ多孔体の分析及び熱電特性評価に向けた検討を重点的に実施した。層状LixCoO2ナノ多孔体は正確な細孔構造が明らかになっていなかったため、電子線トモグラフィーを用いた三次元画像の構築を行った。その結果、三次元規則的な細孔が粒子内部まで存在し、細孔構造がよく定義されたナノ多孔体であることが確認された。熱電特性評価に向けては大別して(i)Li脱離による導電性の発現、(ii)放電プラズマ焼結によるペレットの作製、という二点が課題であった。(i)に関して、層間のLiは酸化剤との化学反応で脱離可能であり、Li脱離前後で細孔構造に変化が無いことを確認した。また、(ii)に関して特性評価にはグラムスケールでナノ多孔体を合成する必要があり、スケールアップを進めた。ペレット化に際しては粒子内の細孔を保持しつつ粒子同士の焼結を進行させるような条件探索が重要であるが、検討の結果作製条件を見出しつつある。以上より、本年度はナノ多孔体の合成から熱電特性を評価する段階まで研究のステージを進めることが出来た。また最終年度として、昨年度までの成果も含めてナノ構造と熱電特性に関わる考察と理解を深め、細孔構造と熱伝導率の関係についてN-doped titaniaの成果を中心に論文成果を得た。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Nanoscale Advances
巻: - ページ: -
10.1039/D2NA00083K
