固体電解質への新たな応用展開を生み出すゼオライトバルク体の構造設計と特性評価

沸石块体的结构设计和性能评估将带来固体电解质的新应用

基本信息

批准号：
22K19089
负责人：
松田元秀
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19089/
关键词：
ゼオライト固体電解質組織制御バルク化

项目摘要

研究計画の初年度となる昨年度は、代表的なゼオライトであるＡ型やX型のゼオライト、それにゼオライトの中でも構造に大きな異方性を有するL型ゼオライトを最初に取り組む研究対象ターゲットゼオライトとし、その配向化実現プロセスならびにその緻密化実現プロセスについて検討を行った。配向化に関しては、以前から注目し予備検討を進めていた磁場配向プロセスが有用であることを明示した。ゼオライトが示すイオン交換性を上手く利用し、磁性希土類イオンならびに磁性3d遷移金属イオンをゼオライト構造のミクロ細孔内に導入することで、それら磁性イオン未導入試料の配向化に対して必要とされる磁場に比べ、きわめて低い強度の磁場を用いたプロセスでL型ゼオライトの配向性を任意に制御できることを見出した。一方、緻密化に関する検討では、水熱ホットプレス法と呼ばれる水熱反応処理中に試料を一軸方向から加圧するプロセスによりゼオライトを緻密化させることができ、95%程度の相対密度を示すＡ型やX型ゼオライトの作製が可能であることを見出した。微細構造を評価したところ、水熱ホットプレス処理を施すと、粒子界面が判別し難いような組織が形成されることを走査型電子顕微鏡を用いた観察から明らかにした。また、一部の試料の高温での電気的特性を交流二端子法を用いて評価したところ、温度の増加とともに導電率の値は増加し、試料によっては固体電解質への応用上望ましいとされる導電率を示すことを明らかにした。

去年，即研究计划的第一年，我们重点研究了典型的沸石，A型和X型沸石，以及沸石中具有高度各向异性结构的L型沸石，我们研究了实现过程。取向及其致密化。关于定向，我们已经证明磁场定向过程是有用的，我们已经关注了一段时间并进行了初步研究。通过充分利用沸石的离子交换特性，将磁性稀土离子和磁性3D过渡金属离子引入到沸石结构的微孔中，可以使未引入这些磁性离子的样品达到所需的取向。发现L型沸石的取向可以通过使用与磁场相比强度极低的磁场的过程来任意控制。另一方面，致密化研究表明，沸石可以通过一种称为水热热压的工艺进行致密化，其中样品在水热反应处理过程中受到单轴加压，A型和A型我们发现可以产生X-型沸石。评价微观结构时，通过扫描型电子显微镜观察可知，在进行水热热压处理时，形成难以辨别粒子界面的结构。另外，当使用AC两端法评价一些样品在高温下的电性能时，电导率值随着温度升高而增加，并且根据样品，认为其适合应用于固体电解质。表明它具有导电性。