異相界面を機能発現場とするサイアロン基白色発光蛍光体の材料設計と開発

功能表达位点为不同相界面的赛隆基白光荧光粉材料设计与开发

基本信息

批准号：
15J03274
负责人：
坂野広樹
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J03274/
关键词：
蛍光体イオン伝導体結晶構造不規則構造分域構造 X線回折 X線粉末回折イーリマイト関連化合物アパタイト型ゲルマン酸ランタン配向多結晶体構造相転移サイアロン・アロンポリタイポイド白色発光蛍光体 3次元電子密度分布結晶構造解析透過型電子顕微鏡

项目摘要

当該年度は、1年目と2年目で得たサイアロンポリタイポイド基白色発光蛍光体に関する知見を活かし、新規蛍光体の開発に成功した。得られた化合物の励起スペクトルや発光スペクトル、量子効率などの発光特性と共に、結晶構造や化学組成を詳細に調査した。結晶構造解析で決定した不規則な原子配置と、類縁化合物の結晶構造を比較し、賦活した希土類元素の配位環境と発光特性との相関を考察し、本蛍光体の新規性を確認できた。さらに、これまでの研究で得られた知見を統合することで試料合成法を改良し、新規蛍光体を短期間で発見するための手法の開発に成功した。すなわち、回折法と顕微鏡法を併用した解析手法を用いて、当該化合物の組織・分域構造の形成過程を考察し、高純度の試料が効率良く生成する最適な条件を決定した。不規則構造と発光特性との相関性に関する知見は、今後の新規蛍光体の開発指針を明確に示唆するものとして重要である。本研究に密接に関連する結晶構造評価手法を用い、新規イオン伝導体を発見した（未発表）。当該研究の初期段階では固相反応法で無配向多結晶体を作製し、イオン伝導の活性化エネルギーや伝導度を詳細に調査した。その結果、過去に同様な可動イオン種の伝導性が報告されている化合物と比較して、活性化エネルギーが極めて低く、同一温度でのイオン伝導度が約8倍高いことが明らかになった。本イオン伝導体は、次世代の高性能全固体二次電池の実現に必要な多結晶体電解質への応用が期待できる。可動イオンの伝導経路を可視化した結果、本化合物の配位多面体から成るフレームワーク構造内に、イオン伝導経路が一次元方向に分布していることが判明した。このことは、当該電解質の特性向上には一軸配向多結晶体の作製が有効であることを強く示唆しており、今後の研究で取り組むべき重要な課題である。

在本财年，我们利用第一年和第二年获得的有关赛隆多型体白色发光荧光体的知识，成功开发了一种新型荧光体。我们详细研究了所得化合物的激发光谱、发射光谱、量子效率和其他发光性质，以及它们的晶体结构和化学组成。通过将晶体结构分析确定的不规则原子排列与相关化合物的晶体结构进行比较，并考虑活化稀土元素的配位环境与发光性能之间的相关性，证实了该荧光粉的新颖性。此外，通过整合先前研究中获得的知识，他们改进了样品合成方法，并成功开发了一种在短时间内发现新荧光团的方法。换句话说，我们利用衍射和显微镜相结合的分析方法，检查了化合物的组织和域结构的形成过程，并确定了有效生产高纯度样品的最佳条件。了解不规则结构和发光特性之间的相关性非常重要，因为它清楚地为未来开发新型荧光粉提供了指导方针。利用与本研究密切相关的晶体结构评估方法，我们发现了一种新的离子导体（未发表）。在本研究的初始阶段，我们采用固相反应方法制备了无取向多晶，并详细研究了离子传导的活化能和电导率。结果表明，其活化能极低，相同温度下的离子电导率比过去报道的具有类似移动离子种类电导率的化合物高约八倍。这种离子导体有望应用于实现下一代高性能全固态二次电池所需的多晶电解质。通过可视化移动离子的传导路径，发现离子传导路径在由配位多面体组成的化合物的框架结构内一维分布。这有力地表明单轴取向多晶的生产可以有效地改善电解质的性能，并且是未来研究中需要解决的重要问题。