複合系新規ナノプロトニクス材料のメカノケミカル合成とプロトンダイナミックス

新型复合纳米质子材料的机械化学合成和质子动力学

基本信息

批准号：
19017009
负责人：
松田厚範
金额：
$ 4.48万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、高温相を持たない硫酸水素カリウム(KHSO_4)とリンタングステン酸(WPA)の複合体をミリング処理により作製し、得られた複合体の構造および導電率をCsHSO_<4->WPA系複合体と比較し、ヘテロポリ酸-硫酸水素塩系複合体の構造とプロトン伝導性について検討を行った。χKHSO_<4->(100-χ)WPA複合体の無加湿条件における導電率の導電率は、KHSO_4含量によって大きく変化した。WPA(χ=0)およびKHSO_4(χ=100)の無加湿条件下における伝導性は低く、100℃での導電率はそれぞれ、1×10^<-7>S/cmおよび5×10^<-6>S/cmの値であった。しかしながら、KHSO_4含量が80mol%以上になると、導電率が上昇し、χ=90および95の複合体では、160〜50℃の範囲で1×10^<-2>〜1×10^<-3>S/cmの非常に高い導電率を維持することがわかった。伝導の活性化エネルギーは23kJ/molと見積もられ、先に報告した90CsHSO_<4->10WPA複合体よりも低いことも明らかとなった。超プロトン伝導相を持たないKHSO_4とWPAの複合体が、高温超プロトン伝導相を持つCsHSO_<4->WPA系複合体と同様に、室温から160℃程度の広い温度範囲で高いプロトン伝導性を維持したことから、WPAのケギンアニオンPW_<12>O_<40>^<3->とKHSO_4あるいはCsHSO_4のHSO_4^-アニオンがブレンステッド酸-塩基対の形で水素結合を形成することが導電率の向上に関係していると考えられる。以上の結果より、中温無加湿条件下で高いプロトン伝導性を示す材料を合成するには、オキソ酸とヘテロポリ酸の間に形成される、水素結合ネットワークを設計することが、本質的に重要であり、必ずしも超プロトン相が関与する必要はないことが実証された。

今年，通过铣削处理制备了没有具有高温期的硫酸钾（KHSO_4）和磷酸盐钨（WPA），并与基于CSHSO_ <4-> wpa的复合物进行了比较，并且基于CSHSO_ <4-> WPA的结构和电导率进行了比较。在未耗时条件下，χKHSO__<4->（100-χ）WPA复合物的电导率与KHSO_4含量显着变化。在未耗时条件下，WPA（χ= 0）和KHSO_4（χ= 100）的电导率分别为1×10^<-7> s/cm和5×10^<-6> s/cm。然而，发现当KHSO_4含量达到80 mol％或更多时，电导率会增加，并且在χ= 90和95的复合物中，将1×10^<-2>至1×10^<-3> S/cm的电导率非常高，保持在160-50°C的范围内。传导激活能估计为23 kJ/mol，也表明它低于先前报道的90CSHSO_ <4-> 10WPA复合物。 Similar to the CsHSO_4-WPA complexes that do not have a superproton-conductive phase, they maintained high proton conductivity over a wide temperature range of about 160°C, such as the CsHSO_<4->WPA-based complexes that have a high temperature superproton-conductive phase, so it is thought that the HSO_4^-anion of WPA formed hydrogen bonds in the form of Brönsted acid-base成对。以上结果表明，为了合成在中等温度和未耗时条件下表现出较高质子电导率的材料，设计在氧气酸和杂质酸之间形成的氢键网络至关重要，不一定需要涉及超型相位相。

项目成果

期刊论文数量（38）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

細孔・欠陥・界面を利用した新規プロトン伝導性複合体の設計と燃料電池への応用(依頼講演)

利用孔隙、缺陷和界面设计新型质子传导复合材料及其在燃料电池中的应用（特邀报告）

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
T.;Omata・T.;Fuke・S.;O.-Y.-Matsuo;入山恭寿;松田厚範
通讯作者：
松田厚範

メカノケミカルミリング法によるAl_2MgO_4スピネルの作製

机械力化学球磨法制备Al_2MgO_4尖晶石

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮崎敦吏;武藤浩行;松田厚範;逆井基次
通讯作者：
逆井基次

Formation of Photocatalytic Novel Oxide Crystallites with Al:Ti=l:l in Al_2O_3-TiO_2Gels by Mechanochemical Treatment

机械化学处理在Al_2O_3-TiO_2凝胶中形成Al:Ti=l:l的光催化新型氧化物微晶

DOI：
发表时间：
期刊：
Journal of Nanoscience and Nanotechnology (in press)
影响因子：
0
作者：
A. Matsuda;T. Kikuchi;R. Murayama;T. Kogure;K. Katagiri;H. Muto;and M. Sakai,
通讯作者：
and M. Sakai,

Formation of Photocatalytic Novel Oxide Crystallites with Al : Ti=1:1 in Al_2O_3-TiO_2 Gels by Mechanochemical Treatment

机械化学处理Al_2O_3-TiO_2凝胶中Al:Ti=1:1光催化新型氧化物微晶的形成

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9
影响因子：
0
作者：
A. Matsuda;T. Kikuchi;R. Murayama;T. Kogure;K. Katagiri;H. Muto. and M. Sakai
通讯作者：
H. Muto. and M. Sakai

1H NMR分光法を用いた硫酸水素セシウムーリンタングステン酸の水素結合ネットワーク解析

使用 1H NMR 光谱分析硫酸氢铯磷钨酸的氢键网络