アルミニウムイオンを伝導種とする実用的な固体電解質の開発

使用铝离子作为导电物质开发实用的固体电解质

• 批准号: 17750196
• 负责人: 田村 真治
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17750196/
• 关键词: イオン伝導; アルミニウムイオン; 3価イオン; NASICON型構造; センサ; SO_2; イオン結晶; セラミックス; 構造・機能材料

実用領域の高いイオン伝導性を示すアルミニウムイオン伝導体の開発を目指し、NASICON型構造を有する(Al_xZr_<1-x>)_<4/(4-x)>Nb(PO_4)_3の結晶格子を構成しているイオンの一部を価数やイオン半径の異なるイオンで部分置換することで、格子サイズや3価イオン欠陥を制御し、Al^<3+>イオン伝導性の向上を図った。また、化学センサ等への応用を目的に試料の緻密性を向上させるべく焼結助剤として酸化ホウ素の添加を試みた。これまでに(Al_xZr_<1-x>)_<4/(4-x)>Nb(PO_4)_3に焼結助剤として酸化ホウ素を6重量%添加した場合、試料の緻密性および機械強度が大幅に向上した結果、アルミニウムイオン伝導性も向上することを明らかにし、これを用いたSO_2ガスセンサを作製した。センサの構成は、固体電解質として本研究で開発した(Al_xZr_<1-x>)_<4/(4-x)>Nb(PO_4)_3と酸化物イオン(O^<2->)伝導体であるイットリア安定化ジルコニアを重ね合わせ、検出極物質として0.6Al_2(SO_4)_3-0.4Na_2SO_4複合硫酸塩を用いた。測定温度は530℃とし、SO_2ガス濃度を200〜2000ppmの範囲で変化させ、センサ測定を行った結果、SO_2ガス濃度変化に対し、可逆的かつ連続的な応答が得られ、センサ出力の変化量はネルンストの式から導かれる理論変化量と良く一致し、定量的かつ定性的なSO_2濃度計測が可能であることがわかった。また、濃度変化時のセンサ応答時間は約7分であり、迅速な応答を示すことが明らかとなった。

目的是开发一个在实际区域表现出高离子电导率的铝离子导体，并通过替换构成（al_xzr_ <1-x>）_ <4/（4-x）> nb（po_4）_3的离子构成晶体晶格的离子，并用nasicon-type的尺寸和特定的山脉结构和物质尺寸和物体的范围。控制离子缺陷，并提高了Al^<3+>离子电导率。此外，为了应用化学传感器的目的，添加氧化硼作为烧结辅助工具以提高样品的密度。据透露，当将6％按重量重量添加到（al_xzr_ <1-x>）_ <4/（4-x）> nb（po_4）_3作为烧结的帮助时，样品的紧凑性和机械强度得到了显着改善，并且可以改善铝制的电导率。 The sensor was constructed by superimposing (Al_xZr_<1-x>)_<4/(4-x)>Nb(PO_4)_3, which was developed in this research, and yttria stabilized zirconia, an oxide ion (O^<2->) conductor, was used as a solid electrolyte, and 0.6Al_2(SO_4)_3-0.4Na_2SO_4 composite硫酸盐用作检测电极材料。测得的温度为530°C，SO_2气体浓度在200至2000 ppm的范围内变化，传感器测量结果表明，SO_2气体浓度的变化获得了可逆且连续的响应，并且传感器输出的变化符合Nernst的平均值，并允许SOSIT so nernt so的质量变化。此外，浓度变化时的传感器响应时间约为7分钟，表明响应迅速。

项目成果

Carbon dioxide gas sensor based on trivalent cation and divalent oxide anion conducting solids with rare earth oxycarbonate based auxiliary electrode

• DOI: 10.1016/j.snb.2004.11.080
• 发表时间: 2005-07
• 期刊: Sensors and Actuators B-chemical
• 影响因子: 8.4
• 作者: S. Tamura;I. Hasegawa;N. Imanaka;T. Maekawa;Teruhisa Tsumiishi;Kengo Suzuki;H. Ishikawa;Akiko Ikeshima;Yuka Kawabata;Nanako Sakita;G. Adachi

Effect of Low-melting Oxide Additives on the Sinterability and Ion Conductivity of Al^<3+> Ion Conducting Solid Electrolytes with the NASICON Type Structure

低熔点氧化物添加剂对NASICON型结构Al^<3>离子导电固体电解质烧结性能和离子电导率的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of New Materials for Electrochemical Systems 8
• 作者: K.Takada;H.-B.Sun;S.Kawata;M.Yogi et al.;Toshihiro Houdai;Yasunori Hasegawa et al.
• 通讯作者: Yasunori Hasegawa et al.

Solid electrolyte type nitrogen monoxide gas sensor operating at intermediate temperature region

• DOI: 10.1016/j.snb.2004.11.082
• 发表时间: 2005-07
• 期刊: Sensors and Actuators B-chemical
• 影响因子: 8.4
• 作者: I. Hasegawa;S. Tamura;N. Imanaka