超急熱・急冷法による混合陰イオン無機非晶質の作製と性能評価

超快速加热/淬火法混合阴离子无机非晶的制备及性能评价

基本信息

批准号：
01604563
负责人：
曽我直弘
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

非晶質材料を作製する際、溶融状態において熱力学的平衡状態を取らせず、また急速に冷却するという極限条件を採用することで新しい機能をもたせる可能性がある。これまで化学結合様式から考えて超陰イオン伝導性が期待できるフッ化物系の非晶質について、超急熱・急冷法の条件のもとで試料作製を試み、高イオン伝導度ガラスを得ることができた。本研究では、さらに導電率が高く、安定性の良いガラス組成を探索する目的で種々のカチオンを導入したオキシフルオライドガラスを作製し、その構造や結合に対する知見を得、フッ化物イオン伝導のメカニズムを検討することを目的とした。得られた成果は次の通りである。(1)ZnF_2-PbF_2-SiO_2系、(2)MnF_2-PbF_2-SiO_2系、(3)BiF_3-PbF_3-SiO_3系のガラスを作製し、その電気伝導測定を行った。この系を選んだのは、前年度に報告したように各成分の分極率が大きく、フッ化物イオン伝導性が向上すると考えたからである。測定結果を分極率に対してプロットしたところ良い相関が得られたことより、分極率の大きさもフッ化物イオン伝導に寄与することが明らかになった。(2)フッ素と酸素が共存する、いわゆる混合アニオン効果の原因を探るためXPSスペクトルの測定を行った。フッ化物ガラスにSiO_2を導入していくとFisスペクトルのピ-クが低結合エネルギ-側にしていき、SiO_210モル%付近から高結合エネルギ-側にも新たなピ-クが生じた。前者のピ-クはMnやPbに弱く結合した荷電担体となりうるフリ-のFイオンによるもので、後者のピ-クはSiO_2ネットワ-ク中のSiに強く結合したFイオンによるものである。つまり、導電率が増加した要因はフリ-のFイオンのピ-ク位置が低結合エネルギ-側に変化していることと関係していると考えられた。この効果はPbの存在下で顕著になったが、電導度の値の上昇も良い対応関係にあったことは特筆すべきである。

在制造无定形材料时，可以通过在熔体状态和快速冷却的热力学平衡中采用极端条件来实现新功能。到目前为止，在化学键合模式的超高离子电导率的条件下制备了样品，试图在超快速热和淬火方法的条件下制备样品，并获得高离子电导率玻璃。这项研究旨在进一步研究氟离子电导率和稳定玻璃成分的机理，并获得有关其结构和粘结的知识，并研究氟离子传导的机理。所获得的结果如下：（1）Znf_2-PBF_2-SIO_2，（2）MNF_2-PBF_2-SIO_2和（3）BIF_3-PBF_3-SIO_3制备了（2）ZnF_2-PBF_2-SIO_2，（2）玻璃杯，并测量了电导率。之所以选择该系统，是因为如上一年报道，每个组件的极化性都很高，并且氟离子电导率将得到改善。当测量结果与极化性绘制时，获得了良好的相关性，很明显，极化性的幅度也有助于氟离子传导。（2）测量XPS光谱以找出所谓的混合阴离子效应的原因，其中氟和氧气并存。当将SIO_2引入氟化物玻璃中时，FIS光谱的峰变成低键的能量侧，并从左右的sio_210 mol％从高键的能量侧产生了新的峰。以前的选秀权是由自由的f离子引起的，这可以是与MN和PB弱绑定的带电载体，而后者的选择是由SIO_2网络中与Si强绑定的F离子引起的。换句话说，电导率增加的原因被认为与以下事实有关：自由侧的PIC位置会变为低键能侧。在PB存在下，这种效果变得更加明显，但是值得注意的是，电导率值的增加也具有良好的对应关系。