2022 年度研究成果報告書

インターカレーション反応を示す鉄層状化合物に基づくトリプルコンダクターの開発

研究課題

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研究課題/領域番号	20K05662
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
研究機関	名古屋工業大学
研究代表者	籠宮功名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40318811)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	イオン伝導 / インターカレーション
研究成果の概要	水蒸気分圧勾配下の起電力測定により、水和した鉄系層状ペロブスカイトが、125-200℃の温度範囲で水酸化物イオン-電子混合伝導体であることを明らかにした。この水酸化物イオン伝導が生じる温度範囲で、水酸化物イオンが存在するのは、Srサイト近傍の特定の酸素サイトであるので、この特定サイトに配位したOH-がこの系の水酸化物イオン伝導に重要な役割を果たすと結論づけられる。さらに、水分子、OH基が脱離した200℃以上の高温では、そのイオン伝導種は水酸化物イオンからプロトンに変化することを見出した。酸化物イオン伝導性を示すより高温(約600℃以上)では、トリプルコンダクターとなりうることを示唆する。
自由記述の分野	無機物性
研究成果の学術的意義や社会的意義	これまで本研究で着目するインターカレーション反応を示す鉄系層状ペロブスカイトにおいて、120℃以上の高温におけるイオン伝導種が未知であったが、本研究でその詳細を電気化学的手法により明確にできた。また、そのイオン伝導機構は未解明であったが、局所構造の観点から、その機構の有効な手がかりを得た。以上の成果は、鉄層状ペロブスカイト系の特徴的なイオン伝導性の研究において学術的意義の高い成果であると考えている。