複合アニオン水素化物の探索空間拡張とヒドリド導電機能の開拓

扩大复杂阴离子氢化物的搜索空间并开发氢化物导电功能

• 批准号: 22K14755
• 负责人: 竹入 史隆
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14755/
• 关键词: ヒドリド; 酸水素化物; 複合アニオン; 高圧合成; メカノケミカル合成; 水素化物; イオニクス

ヒドリドイオンが電荷担体としてふるまうイオン導電体(ヒドリド導電体)は、金属水素化物または酸水素化物において報告が相次いでいるが、実際に材料として求められる特性(高い導電率・小さな粒界抵抗・安定性など)を十分に満足するものは未だ不在である。本研究では、ヒドリド導電体の探索領域を、水素化ハロゲン化物や水素化カルコゲン化物といったより広義な複合アニオン化合物へと拡張し、新物質・新材料の発見を目指している。2022年度には、メカノケミカル合成や高圧合成を駆使することで、いくつかの新規ヒドリド化合物の合成に成功した。それらの新物質はヒドリドイオン導電体、あるいはヒドリド・電子混合導電体として有望であることにくわえ、電子物性の観点からも興味深い。一例として、高圧合成によって得られたガリウムを含む酸水素化物では強固な化学結合からなるポリアニオンを含む構造を設計することで、これまでヒドリド化合物では珍しかった典型金属イオンの安定化に成功した。本化合物については中性子回折データ等も取得済であり、近日中の論文投稿を予定している。それ以外にも、水素化カルコゲン化合物や遷移金属酸水素化物といった物質群でも新物質を見出しており、現在それらの単相化やキャラクタリゼーション、イオン導電性や磁化率測定といった物性測定をすすめている。これらの成果は、本研究の主目的である「複合アニオン水素化物の探索空間拡張」とも合致している。

尽管在金属氢化物或酸氢化物中，氢化物离子充当电荷载体的离子导体（氢化物导体），但它们都不对材料所需的特性（高电导率，较小的晶粒边界电阻，稳定性等）充分满足。在这项研究中，我们旨在将氢化物导体的搜索区域扩展到更宽的复合仿生化合物，例如氢化卤化物和氢化硫化盐，并发现新材料。在2022年，我们通过充分利用机械化学合成和高压合成来成功合成了几种新的氢化物化合物。除了将这些新材料作为氢化离子导体或氢化物电子混合导体的承诺外，从电子特性的角度来看，这些材料也很有趣。例如，通过设计包含由高压合成获得的含至高环氢化物中的强化化学键组成的结构，我们已经成功稳定了典型的金属离子，以前对于氢化物化合物而言罕见。该化合物的中子衍射数据等已获取，并且该论文计划很快提交。此外，在诸如氢化的chalcogen化合物和过渡金属氢化物等物质中也发现了新物质，目前正在促进物理特性，例如单相，表征和离子电导率和磁化率的测量。这些结果也符合本研究的主要目标：“复杂阴离子氢化物的搜索空间的扩展”。

项目成果

GaO4 ポリアニオンを含むアンチペロブスカイト型酸水素化物

含有GaO4聚阴离子的反钙钛矿型氢氧化物

• 发表时间: 2023
• 作者: 竹入史隆;小林玄器; Nur Ika Puji Ayu;萩原雅人;齊藤高志;神山崇;小川貴史;桑原彰秀
• 通讯作者: 桑原彰秀

ヒドリド物質の固体化学とイオニクス材料への展開

氢化物材料的固态化学及离子材料的发展

• 发表时间: 2022
• 作者: 山神 将大;張 梓豪;田嶋 智之;グエン・カイン・フエン;松林 空和;八嶋 希一;林 友哉;西山 尚登;狩野 旬;高口 豊;竹入史隆
• 通讯作者: 竹入史隆

ヒドリドの固体化学とイオニクス材料への展開

氢化物的固态化学及其离子材料的发展

• 发表时间: 2022
• 作者: 八嶋 希一;矢野 琴音;田嶋 智之;山神 将大;松林 空和;グエン・カイン・フエン;西山 尚登;林 友哉;高口 豊;竹入史隆
• 通讯作者: 竹入史隆

Direct preparation of barium titanate oxyhydride exhibiting H-/e- mixed conduction

直接制备具有H-/e-混合导电性的钛酸氢氧化钡

• 发表时间: 2022
• 作者: Fumitaka Takeiri;Tasuku Uchimura;Takashi Saito;Takashi Kamiyama;Genki Kobayashi,
• 通讯作者: Genki Kobayashi,

Stabilization of a high H--conducting phase via K doping of Ba-Li oxyhydride

通过 Ba-Li 氢氧化物的 K 掺杂稳定高 H 导电相

• DOI: 10.1039/d2ta06278j
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Materials Chemistry A
• 影响因子: 11.9
• 作者: Okamoto Kei;Takeiri Fumitaka;Imai Yumiko;Yonemura Masao;Saito Takashi;Ikeda Kazutaka;Otomo Toshiya;Kamiyama Takashi;Kobayashi Genki
• 通讯作者: Kobayashi Genki