Oxygen storage properties of oxide solid solutions with disordered oxide ion vacancies

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K05276
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: Fujishiro Fumito 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 講師 (90546269)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大石 昌嗣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (30593587)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 酸素貯蔵物質 / ペロブスカイト酸化物 / 熱重量ー示差熱分析 / Ｘ線吸収分光

Outline of Final Research Achievements

SrFe1－xMexO3－δ samples were prepared by a substitution of 3d elements into Fe site of SrFeO3－δ that has a regularly arranged oxide ion vacancies. The obtained samples were assigned as a cubic perovskite phase with disordered vacancy arrangement. The samples substituted with Mn and Co had a large solubility limit of x = 0.6, and the oxygen absorption/desorption properties were significantly changed by the substitution element. In addition, although A-site ions in the perovskite phase could not contribute to the valence change of B-site ions, the A-site element governed the structural distortion and the phase transition when being reduction.

Free Research Field

固体エネルギー化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酸素貯蔵物質は、環境・エネルギー分野への応用が期待されている機能性セラミックスの一つで、酸素吸収放出特性の向上に向けた本物質が示す遷移金属イオンの酸化還元特性の理解が望まれている。本研究では、２種類の遷移金属を含む固溶体酸化物を系統的に合成して酸素吸収放出特性を調査し、Bサイトへ混合する元素種によって酸化還元特性が変化すること、また、価数変化には直接関係しないAサイトの元素種が酸素放出における構造歪や相変化を支配していることを明らかにした。これらの知見は、新たな酸素貯蔵物質創製における設計指針の一つとして重要な情報を与える。