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2012 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)

キーワード国際研究者交流(オーストラリア) / 固体イオニクス / 混合導電性セラミックス
研究概要

①空間群Pbnmに属するペロブスカイト酸化物(Sm1-xCax)FeO3-d(x = 0.2, 0.25, 0.3) 焼結体を作製し酸素透過速度を測定した。その結果、Ca固溶量増加に伴い酸素透過の活性化エネルギーが低下した。すなわち、Caの固溶に伴い、酸化物イオンの輸送が容易になったことを意味する。リートベルト解析によりCa固溶量の変化に伴う結晶構造の変化を調べたところ、Fe-O2(s), Fe-O1(m)間の結合距離が短縮されたことがわかった。このことから、この系の酸化物イオンがc軸方向を優先的に輸送し、Ca固溶に伴いその輸送距離が短縮されたため輸送しやすくなったと考えることができる。
②酸化物イオン導電性が高いSrFeO3-dについて、単結晶中性子回折、x線回折を行い、室温において結晶構造および酸素欠損構造を調べた。その結果によると、SrFeO3-dがこれまで報告のある結晶対称性よりも低い単斜晶であることを明らかにした。このとき酸素欠損は規則的に生じており、これより酸化物イオンの輸送しやすい方向の推定が可能となった。
③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、この酸素欠損構造および第一原理計算により得られた酸化物イオンの輸送エネルギーより、この酸化物の酸化物イオンの優先的な輸送経路を推定した。

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

平成24年度までに、酸素透過性を示し異方性を有するFe系ペロブスカイト酸化物において、当初の計画どおり結晶構造解析に基づいて、酸化物イオンの優先的に輸送する方向を特定することができたため、順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

平成24年度において得られた(Sm1-xCax)FeO3-dもしくはSrFeO3-d、正方晶Sr-Fe層状ペロブスカイトにおける酸化物イオンの優先輸送方向に基づいて、高配向制御セラミックスの作製を試みる。具体的には、溶融塩法により、上記鉄系酸化物の板状テンプレート粒子を作製し、このテンプレート板状粒子と、か焼粉体を用いてシート成形し、そのシートを積層させることで、高配向性セラミックスを作製する。得られた高配向性セラミックスの酸素透過速度を測定し、無配向試料の場合と比較する。以上の結果より、配向制御が、酸化物イオン導電性、酸素透過性に与える効果を明らかにする。

次年度の研究費の使用計画

上記のように、今後特に力を注ぐ計画を立てている高配向制御セラミックスの試料作製、測定に関する原材料、物品を、次年度の研究費の主な使用用途とする。なお、今年度が本研究テーマの最終年度のため、積極的に成果発表を行う予定である。この成果発表に必要な経費を計上する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2012 その他

すべて 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Oxygen Deficiency Behavior in Mixed Conductive Layered Perovskite (Sr, La)n+1FenO3n+12012

    • 著者名/発表者名
      I. Kagomiya, K. Jinbo, R. Kaneko, K. Kakimoto and M. Nakayama
    • 学会等名
      The 29th International Korea-Japan Seminar on Ceramics
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      20121121-20121124
  • [学会発表] 層状ペロブスカイトSrxLa1-xFe2O7-の酸素欠損構造と酸化物イオン輸送機構2012

    • 著者名/発表者名
      籠宮功 神保圭吾 柿本健一 中山将伸
    • 学会等名
      第43回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20121110-20121111
  • [学会発表] La-Sr-Co-Ta系新規混合導電性酸化物の酸化物イオン伝導特性2012

    • 著者名/発表者名
      下野義人、籠宮功、柿本健一
    • 学会等名
      第43回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20121110-20121111
  • [学会発表] Structural characterization and oxide vacancies formation of mixed conductive SrFeO3-d single crystals2012

    • 著者名/発表者名
      I. Kagomiya, S. Takeda, K. Kakimoto and N. Ishizawa
    • 学会等名
      5th International Workshop on Advanced Ceramics (IWAC05)
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      20120909-20120911
  • [学会発表] The oxide ion conductivity of mixed conductive La-Sr-Co-Ta oxides2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimono, I. Kagomiya, K. Kakimoto
    • 学会等名
      5th International Workshop on Advanced Ceramics (IWAC05)
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      20120909-20120911
  • [学会発表] Sr-La-Fe 系層状ペロブスカイトにおける酸化物イオンの欠陥構造と輸送機構

    • 著者名/発表者名
      籠宮功 神保圭吾 柿本健一 中山将伸
    • 学会等名
      第38回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      京都
  • [学会発表] La-Sr-Co-Ta 系新規混合導電性酸化物のイオン伝導特性

    • 著者名/発表者名
      下野義人、籠宮功、柿本健一
    • 学会等名
      第38回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      京都
  • [学会発表] 新規混合導電性酸化物(Sm,Ca)FeO3 の酸素透過特性

    • 著者名/発表者名
      廣田有貴、籠宮功、柿本健一
    • 学会等名
      平成24年度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
  • [備考] 名古屋工業大学 研究者データベースシステム

    • URL

      http://researcher.nitech.ac.jp/html/204_ja.html

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公開日: 2014-07-24  

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