水素インタ-カレ-ションと低温水素還元による新しい酸化物超伝導体の合成

插氢和低温氢还原合成新型氧化物超导体

基本信息

批准号：
03211220
负责人：
高畠敏郎
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hiroshima 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：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

種々の酸化物超伝導体と水素との反応を熱重量分析、ヨウド滴定等によって調べ、さらに水素吸蔵の効果を、格子定数、交流複素帯磁率、電気抵抗、ホ-ル係数等の測定によって研究し、以下の新しい知見を得た。1.YBa_2Cu_3O_<7-z>:結晶粒子中に化学吸着しているOH基は150℃以上で水素と反応しH_2Oを生成する。その後、水素は結晶中にプロトンとして入り、結晶の斜方晶性を減少させるだけでなく、超伝導を担うホ-ルの濃度を減少させて局所的に超伝導対を壊す。200℃以下でも結晶粒界の酸素は離脱し、粒界での超伝導結合を著しく弱める。230℃以上になると結晶粒中の酸素も離脱を始める。2.Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+z>:170℃以上の水素雰囲気中では酸素の一部が離脱するものの、H_2Oには成らない。引き続いて水素が吸収されると、超伝導転移温度は90Kまで上昇する。水素はBiO層の近くにインタ-カレ-トされるものと推測された。3.La_<2-x>Sr_xCuO_4:この系の超伝導ー磁気相図が、水素吸蔵によって系統的にずれるという事実から、水素はホ-ル濃度を減少させる事が確認された。水素吸収に伴って、c軸方向の積層のみが乱れる事は、特定の格子間位置に水素が入る事を示唆した。そこで粉末中性子回折によって、水素位置の同定を試みたが、成功しなかった。4.Nd_<2-x>Ce_xCuO_<4-z>:230℃から結晶粒界が還元され、粒界は半導体になる。しかしながら、格子定数や超伝導転移温度は殆ど変化しないので、この温度でも結晶粒内への水素吸蔵は僅かしか起こっていないものと結論された。

通过热重分析、碘量法等研究了各种氧化物超导体与氢气之间的反应，并通过晶格常数、交流复磁化率、电阻、霍尔系数等测量研究了储氢效果。以下新发现获得。 1.YBa_2Cu_3O_<7-z>：化学吸附在晶粒中的OH基，在150℃以上与氢气反应生成H_2O。然后氢以质子的形式进入晶体，这不仅降低了晶体的斜方晶系性质，而且还降低了负责超导性的空穴浓度，局部破坏了超导对。即使低于200°C，晶界处的氧也会被释放，从而显着削弱晶界处的超导键。当温度超过230℃时，晶粒中的氧也开始逸出。 2.Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+z>：在170℃以上的氢气气氛中，放出部分氧气，但不变成H_2O。随着氢随后被吸收，超导转变温度升高至 90K。假设氢插层在 Bi2O 层附近。 3.La_<2-x>Sr_xCuO_4：该系统的超导磁相图由于氢吸收而系统地移动，这一事实证实了氢降低了空穴浓度。事实上，只有 c 轴方向的堆积受到氢吸收的干扰，这表明氢进入特定的间隙位置。因此，尝试通过粉末中子衍射来确定氢的位置，但没有成功。 4.Nd_<2-x>Ce_xCuO_<4-z>：230℃起晶界减少，成为半导体。然而，由于晶格常数和超导转变温度几乎没有变化，因此得出结论，即使在该温度下，晶粒内也仅发生少量的氢储存。