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2011 年度 実施状況報告書

組織配向制御した酸素透過性セラミックスの創製とその効果

研究課題

研究課題/領域番号 23760637
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) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワード混合導電性酸化物
研究概要

結晶異方性を有する酸素イオン-電子混合導電性酸化物の酸化物イオンの輸送しやすい結晶方位を明らかにし、その方位をそろえた高配向セラミックスを創製する。この配向制御が、酸素透過速度の活性化エネルギーに与える影響を調べ、より低温(800C)において酸素透過性の向上への寄与を明らかにすることが本研究の目的である。本年度は、酸素イオン-電子混合導電性酸化物として対象とする2つのSr-Fe系酸化物について以下のことを明らかにした。(1)SrFeO3-d単結晶試料をるつぼ徐冷法で作製した。この単結晶試料の酸素欠損量dは、ヨードメトリー法により0.255と求められた。このように高い酸素欠損量を示すことは、この系の大きい酸化物イオン拡散と相関があることを示している。以上を踏まえ、得られた単結晶について、単結晶X線回折により結晶構造解析を行った。この結果より、本試料は、ペロブスカイト構造において酸化物イオン欠陥が生じた系であり、斜方晶系の構造をとることを確認した。さらにより詳細に結晶構造、酸素欠損状態を調べることで、この試料における酸化物イオンの輸送しやすい経路について検討した。(2)正方晶層状ペロブスカイトSr-Fe系混合導電性酸化物について、単相の多結晶試料を作製した。得られた試料の粉末X線回折によるリートベルト解析および熱重量分析を行った。これらの結果を総合すると、本研究で注目する層状ペロブスカイトでは、単純ペロブスカイトの場合とは異なり、酸素欠損しやすい特定の酸化物イオンのサイトが存在することが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

Sr-Fe系酸化物における他元素の置換固溶効果について本年度において調査できていないが、一方で単結晶試料の作製についてすでに完了していて、次年度予定していたX線回折実験が一部進んでいることから、総合的には概ね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

(1)本年度より得られた単結晶を用い、高温(約500℃)において中性子回折実験を行う。そのために、豪州の原子力研究施設(ANSTO)を訪問する。これより、酸化物イオンの欠損構造、非等方性原子変位パラメータを精密かつ正確に決め、非等方性原子変位パラメータの大きさから輸送しやすさを定量的に評価する。(2)Sr-Fe系斜方晶ペロブスカイト、層状ペロブスカイトを出発点とし、Sr, Feサイトについて、系統的に他の陽イオン置換固溶した無配向セラミックスを作製し、その酸素透過速度もしくはイオン導電率を評価する。これより系統的な陽イオン置換固溶によって、酸素透過速度もしくはイオン導電率の活性化エネルギーの系統的変化を調べる。

次年度の研究費の使用計画

上記今後の研究で示した精密なイオン導電率を測定する上で必要となる電流源を備品として購入予定である。その他消耗品として、試料作製、測定に必要な各種原材料、物品を購入するのに当てる。また、国内外での成果報告のために、旅費として使用する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2012 2011

すべて 学会発表 (6件)

  • [学会発表] 層状ペロブスカイト(Sr,La)n+1FenO3n+1中の酸化物イオン伝導経路2012

    • 著者名/発表者名
      神保圭吾・籠宮 功・柿本健一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2012年年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2012年3月21日
  • [学会発表] 混合導電性酸化物SrnFenO3n-1単結晶の酸素欠損及び構造評価2012

    • 著者名/発表者名
      武田 誠司・籠宮 功・石澤 伸夫
    • 学会等名
      第50回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      両国
    • 年月日
      2012年1月12日
  • [学会発表] 斜方晶ペロブスカイトYFeO3の酸素欠陥導入とその導電特性2012

    • 著者名/発表者名
      堀田 明日香・籠宮 功
    • 学会等名
      第50回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      両国
    • 年月日
      2012年1月12日
  • [学会発表] Sr-La-Fe ペロブスカイト系酸化物における電気伝導率の酸素分圧依存性2011

    • 著者名/発表者名
      神保圭吾・柿本健一・籠宮 功
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2011年9月9日
  • [学会発表] (Sr, La)3(Fe, Co)2O7-δセラミックスの作製および電気伝導評価2011

    • 著者名/発表者名
      神保圭吾・籠宮 功・柿本健一
    • 学会等名
      平成23年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2011年12月3日
  • [学会発表] Formation and Conduction Mechanism of Oxygen Vacancy in Layered Perovskite Type Oxide (Sr,La)n+1FenO3n+12011

    • 著者名/発表者名
      K. Jimbo, I. Kagomiya and K. Kakimoto
    • 学会等名
      ICE2011
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2011年12月15日

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公開日: 2013-07-10  

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