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2017 年度 実績報告書

構造設計に基づく新構造型の酸化物イオン伝導体開発

公募研究

研究領域ナノ構造情報のフロンティア開拓-材料科学の新展開
研究課題/領域番号 16H00884
研究機関東京工業大学

研究代表者

藤井 孝太郎  東京工業大学, 理学院, 助教 (30635123)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード酸化物イオン伝導体 / 新材料開発 / 結晶構造解析 / 構造設計
研究実績の概要

本研究課題では,結晶構造という情報を活かし,新しい構造型の酸化物イオン伝導体を開発することを目的としている.本年度は,新物質の純酸化物イオン伝導体SrYbInO4の発見,新構造ファミリーの酸化物イオン伝導体BaR2ZnO5 (R = Sm, Gd, Dy, Ho, and Er)およびCa0.8Y2.4Sn0.8O6の発見などに成功した.SrYbInO4は2014年に我々が発見した新構造型の酸化物イオン伝導体BaNdInO4から派生した組成の新物質として見出した.電気化学測定から,純酸化物イオン伝導体であることがわかった.また,構造解析からCaFe2O4型構造に属す物質であることがわかった.高温で測定した中性子回折データを解析して得られた結晶構造解析に基づき,イオン伝導経路についても考察した.BaR2ZnO5については,酸化物イオン伝導体の報告が少ないZn(亜鉛)含有化合物に注目して見出した.Rの元素が異なる複数の材料を合成し,最も電気伝導度の高かったR=Hoについて詳細な電気化学測定と中性子および放射光を利用した結晶構造解析を実施した.Ca0.8Y2.4Sn0.8O6は,Snを含む物質群のなかから計算を使ってイオン伝導性を見出した.合成,電気伝導度の評価(イオン伝導の評価),放射光X線回折を用いた構造解析により研究を行った.
本研究課題の戦略で,新しい酸化物イオン伝導体を複数発見できたことは,そのアプローチが有効であることを示している.”結晶構造”に基づき,これまでにないイオン伝導体を開発できることを明確に示せたと言える.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] A new structure family of oxide-ion conductor Ca0.8Y2.4Sn0.8O6 discovered by a combined technique of the bond-valence method and experiments2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Inoue, Kotaro Fujii, Masahiro Shiraiwa, Eiki Niwa, Masatomo Yashima
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1039/C8DT01024B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High oxide-ion conductivity by the overbonded channel oxygens in Si-deficient La9.565(Si5.826□0.174)O26 apatite without interstitial oxygens2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Fujii, Masatomo Yashima, Keisuke Hibino, Masahiro Shiraiwa, Koichiro Fukuda, Susumu Nakayama, Nobuo Ishizawa, Takayasu Hanashima, Takashi Ohhara
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1039/C8TA02237B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental visualization of oxide-ion diffusion paths in pyrochlore-type Yb2Ti2O72018

    • 著者名/発表者名
      Wataru Uno, Kotaro Fujii, Eiki Niwa, Shuki Torii, Ping Miao, Takashi Kamiyama, Masatomo Yashima
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Jpn.

      巻: 126 ページ: 341-345

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17253

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure and electrical conductivity of BaR2ZnO5 (R = Sm, Gd, Dy, Ho, and Er) - A new structure family of oxide-ion conductors2018

    • 著者名/発表者名
      Keigo Nakamura, Kotaro Fujii, Eiki Niwa, Masatomo Yashima
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Jpn.

      巻: 126 ページ: 292-299

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17252

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structure, Electron Density and Characterization of Visible-Light Responsive Photocatalysts, (BaTaO2N)1-x(SrWO2N)x Solid Solutions2017

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Hibino, Masatomo Yashima, Takayoshi Oshima, Kotaro Fujii, Kazuhiko Maeda
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 46 ページ: 14947-14956

    • DOI

      10.1039/C7DT02873C

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structure and Oxide-Ion Conductivity of Ba1+xNd1-xInO4-x/22017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shiraiwa, Kotaro Fujii, Yuichi Esaki, Su Jae Kim, Seongsu Lee, Masatomo Yashima
    • 雑誌名

      J. Electrochem. Soc.

      巻: 164 ページ: F1392-F1399

    • DOI

      10.1149/2.0411713jes

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal-structure and electron-density analyses of the perovskite-type oxynitrides BaNbO2N and SrNbO2N through synchrotron X-ray powder diffraction2017

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Fujii, Kazuho Shimada, Masatomo Yashima
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Jpn.

      巻: 125 ページ: 808-810

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17177

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New Oxide-Ion Conductor SrYbInO4 with Partially Cation-Disordered CaFe2O4-Type Structure2017

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Fujimoto, Masatomo Yashima, Kotaro Fujii, James R. Hester
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 121 ページ: 21272-21280

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b07911

    • 査読あり
  • [学会発表] 新構造型酸化物イオン伝導体の探索2018

    • 著者名/発表者名
      藤井孝太郎,丹羽栄貴,八島正知
    • 学会等名
      第12回新機能無機物質探索研究センターシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 新構造型の酸化物イオン伝導体Ca3Ga4O9の発見2018

    • 著者名/発表者名
      安井 雄太,松井 将洋,藤井 孝太郎,丹羽 栄貴,八島 正知
    • 学会等名
      2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] 新構造型酸化物イオン伝導体Ca2Ge7O16の発見2018

    • 著者名/発表者名
      松井 将洋,藤井 孝太郎,丹羽 栄貴,八島 正知
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
  • [学会発表] Ba1+xNd1-xInO4-x/2の結晶構造と酸化物イオン伝導度2018

    • 著者名/発表者名
      白岩 大裕,藤井 孝太郎,丹羽 栄貴,江崎 勇一,Su Jae Kim,Seongsu Lee,八島 正知
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
  • [学会発表] 酸化物イオン伝導体の新構造ファミリーBaGdInO4の発見:結晶構造と電気伝導2018

    • 著者名/発表者名
      矢口 寛,藤井 孝太郎,丹羽 栄貴,白岩 大裕,日比野 圭佑,八島 正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2018年 年会
  • [学会発表] Ba1+xNd1-xInO4-x/2の結晶構造と酸化物イオン伝導度2018

    • 著者名/発表者名
      白岩 大裕,藤井 孝太郎,丹羽 栄貴,江崎 勇一,Su Jae Kim,Seongsu Lee,八島 正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2018年 年会
  • [学会発表] 新構造型イオン伝導体BaNdScO42018

    • 著者名/発表者名
      城戸 誉芳,白岩 大裕,藤井 孝太郎,丹羽 栄貴,八島 正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2018年 年会
  • [学会発表] 結合原子価法によるZnを含む新構造型酸化物イオン伝導体の探索2018

    • 著者名/発表者名
      中村 圭吾,藤井 孝太郎,丹羽 栄貴,八島 正知
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会
  • [学会発表] イオン伝導体の新構造ファミリーBaGdInO4の発見:結晶構造と電気伝導2017

    • 著者名/発表者名
      矢口 寛,丹羽 栄貴,白岩 大裕,日比野 圭佑,藤井 孝太郎,八島 正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
  • [学会発表] 新構造型酸化物イオン伝導体BaNdScO4の発見2017

    • 著者名/発表者名
      白岩 大裕,森瀬 貴彦,藤井 孝太郎,丹羽 栄貴,八島 正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
  • [学会発表] 新構造型酸化物イオン伝導体Ca0.8Y2.4Sn0.8O6の発見2017

    • 著者名/発表者名
      井上 遼太,藤井 孝太郎,白岩 大裕,丹羽 栄貴,八島 正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
  • [学会発表] 新型酸化物イオン伝導体CaR2Ge3O10の発見2017

    • 著者名/発表者名
      松井 将洋,藤井 孝太郎,丹羽 栄貴,八島 正知
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
  • [学会発表] 新構造型酸化物イオン伝導体 BaZnHo2O5の発見と高温における結晶構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      中村圭吾,藤井孝太郎,丹羽栄貴,八島正知
    • 学会等名
      第37回エレクトロセラミックス研究討論会
  • [学会発表] 新構造型酸化物イオン伝導体BaZnHo2O5の発見と高温における結晶構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      中村圭吾、藤井孝太郎、丹羽栄貴、八島正知
    • 学会等名
      平成29年度 日本結晶学会年会

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公開日: 2018-12-17  

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