光吸収分光法による固体内プロトンの拡散定数決定法の開発

开发利用光学吸收光谱测定固体中质子扩散常数的方法

基本信息

批准号：
07750736
负责人：
湯上浩雄
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750736/
关键词：
プロトン導電体固体イオンクス赤外吸収超イオン導電体

项目摘要

可視及び赤外の吸収分光光度計を中心にした実験装置の組み立て・改良を行った。特に、本研究では、試料の周りの雰囲気を精度良く制御することが不可欠である。そのためマスフローコントロラ-(申請品)を用いたガスの供給系を製作し,これにより、より高精度でデータを得ることが出来るようになった。また測定の自動化を進めるためコンピュータと実験系をつなぐインターフェースを作製した。結晶の純度と拡散係数の関係を探るため,種々のドーパントイオンを添加したSrZrO_3系の単結晶をフローティング・ゾーン法により作製した。ドーパントイオンとしてはY,ScCeなどの希土類イオンを用いた。またそれらの濃度は、0.01mol%から10mol%の広い範囲で変化させた。ペロブスカイト型プロトン伝導体であるSrZrO_3のプロトンの拡散係数を赤外域に観測される酸素-水素結合の伸縮振動モードの強度から測定した.具体的は、水蒸気を含むアルゴンガス雰囲気から、急激に乾燥したアルゴンガス雰囲気に変化させ、その時の吸収強度の時間依存性からプロトンの拡散係数を見積もった。種々のドーパントを添加したSrZrO_3の赤外吸収スペクトルにおける水蒸気雰囲気中でのアニール時間依存性から,プロトンが複数のサイトに存在することが分かった.また,それらのサイトにおけるプロトン-酸素結合力が大きく異なることが分かった.水蒸気雰囲気から重水素雰囲気に変化させた時の吸収スペクトルの変化から,単結晶とセラミックスでは,欠陥構造やプロトン伝導経路に違いがある可能性があることが分かった.

组装和改进了以可见光和红外吸收分光光度计为中心的实验设备。特别是，在这项研究中，精确控制样品周围的气氛至关重要。因此，我们创建了使用质量流量控制器（应用产品）的供气系统，从而可以获取更高精度的数据。我们还创建了一个接口来连接计算机和实验系统，以进一步实现测量自动化。为了探讨晶体纯度与扩散系数之间的关系，采用浮区法制备了掺杂不同掺杂离子的SrZrO_3基单晶。使用 Y 和 ScCe 等稀土离子作为掺杂离子。此外，它们的浓度在0.01 mol%至10 mol%的宽范围内变化。钙钛矿型质子导体SrZrO_3的质子扩散系数是通过在红外区域观察到的氧-氢键的伸缩振动模式的强度来测量的。将气氛改为氩气，并将质子扩散系数为根据吸收强度的时间依赖性估计。掺杂不同掺杂剂的SrZrO_3的红外吸收光谱在水蒸气气氛中的退火时间依赖性表明质子存在于多个位点。此外，从吸收光谱的变化来看，这些位点处的质子-氧键合力很大。当从水蒸气气氛变为氘气氛时，发现单晶和陶瓷之间的缺陷结构和质子传导路径可能存在差异。