JP2013163621A - Oxide-ion-conductive oxide nanosheet, manufacturing method for oxide-ion-conductive oxide nanosheet, and electrolyte for solid-oxide fuel cell - Google Patents

Oxide-ion-conductive oxide nanosheet, manufacturing method for oxide-ion-conductive oxide nanosheet, and electrolyte for solid-oxide fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2013163621A
JP2013163621A JP2012028207A JP2012028207A JP2013163621A JP 2013163621 A JP2013163621 A JP 2013163621A JP 2012028207 A JP2012028207 A JP 2012028207A JP 2012028207 A JP2012028207 A JP 2012028207A JP 2013163621 A JP2013163621 A JP 2013163621A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide
nanosheet
ion conductive
conductive oxide
oxide ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012028207A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shin Mimuro
伸 三室
Yasushi Nakajima
靖志 中島
Mitsugi Yamanaka
貢 山中
Azuma So
東 宋
Nobuhiro Matsushita
伸広 松下
Kiyotaro Kaneko
清太郎 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2012028207A priority Critical patent/JP2013163621A/en
Publication of JP2013163621A publication Critical patent/JP2013163621A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new oxide-ion-conductive oxide nanosheet, a manufacturing method for the oxide-ion-conductive oxide nanosheet, and an electrolyte for a solid-oxide fuel cell made of the oxide-ion-conductive oxide nanosheet.SOLUTION: A manufacturing method for an oxide-ion-conductive oxide nanosheet includes: a step 1 for preparing a raw material solution that contains a raw salt of the oxide-ion-conductive oxide, a pH adjuster, and a layer-forming additive for forming a precursor of the oxide-ion-conductive oxide nanosheet from the raw salt of the oxide-ion-conductive oxide and the pH adjuster; a step 2 following the step 1 for agitating and mixing the prepared raw material solution to form the precursor of the oxide-ion-conductive oxide nanosheet; and a step 3 following the step 2 for isolating the oxide-ion-conductive oxide nanosheet from the formed precursor of the oxide-ion-conductive oxide nanosheet.

Description

本発明は、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法及び固体酸化物形燃料電池用電解質に関する。
更に詳細には、本発明は、新規の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法及び酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを用いた固体酸化物形燃料電池用電解質に関する。
The present invention relates to an oxide ion conductive oxide nanosheet, a method for producing an oxide ion conductive oxide nanosheet, and an electrolyte for a solid oxide fuel cell.
More specifically, the present invention relates to a novel oxide ion conductive oxide nanosheet, a method for producing an oxide ion conductive oxide nanosheet, and a solid oxide fuel cell using the oxide ion conductive oxide nanosheet. It relates to electrolytes.

従来、燃料電池の電解質として使用するジルコニアシートを大量生産するに際して、平均粒径が0.1μm程度であり、90体積%粒径が0.44μm程度のジルコニア粒子を用いて、ジルコニアグリーンシートを作製し、ジルコニアグリーンシートの脱脂工程を、酸素濃度が13%以上の雰囲気下で行い、厚さ150μmのジルコニアシートを得ることが提案されている(特許文献1参照。)。   Conventionally, when mass-producing zirconia sheets for use as fuel cell electrolytes, zirconia green sheets are produced using zirconia particles having an average particle size of about 0.1 μm and a 90% by volume particle size of about 0.44 μm. In addition, it has been proposed to perform the degreasing step of the zirconia green sheet in an atmosphere having an oxygen concentration of 13% or more to obtain a zirconia sheet having a thickness of 150 μm (see Patent Document 1).

特開2007−55862号公報JP 2007-55862 A

しかしながら、上記特許文献1に記載のジルコニアシートにおいては、原料のサイズに起因して、ジルコニアシートの厚みが厚くなるという問題点があった。
また、本発明者らの検討において、ジルコニアシートの厚みを単に薄くした場合、原料の形状に起因して得られるジルコニアシートの気密性が低下するおそれがあることが分かった。
However, the zirconia sheet described in Patent Document 1 has a problem that the thickness of the zirconia sheet is increased due to the size of the raw material.
Further, in the study by the present inventors, it has been found that when the thickness of the zirconia sheet is simply reduced, the airtightness of the zirconia sheet obtained due to the shape of the raw material may be lowered.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。
そして、本発明の目的とするところは、新規の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法及び酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを用いた固体酸化物形燃料電池用電解質を提供することにある。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art.
The object of the present invention is a novel oxide ion conductive oxide nanosheet, a method for producing an oxide ion conductive oxide nanosheet, and a solid oxide fuel using the oxide ion conductive oxide nanosheet The object is to provide an electrolyte for a battery.

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。
そして、その結果、所定の原料含有液を調製し、原料含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成し、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体から新規の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取することなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
The inventors of the present invention have made extensive studies in order to achieve the above object.
As a result, a predetermined raw material-containing liquid is prepared, and the raw material-containing liquid is stirred and mixed to form an oxide ion conductive oxide nanosheet precursor. The present inventors have found that the above object can be achieved by, for example, fractionating oxide ion conductive oxide nanosheets, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法は、以下の(工程1)〜(工程3)を含む製造方法である。
(工程1):酸化物イオン伝導性酸化物原料塩と、pH調整剤と、該酸化物イオン伝導性酸化物原料塩及び該pH調整剤から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成するための層形成用添加剤とを含む原料含有液を調製する工程
(工程2):上記(工程1)の後に実施され、上記調製された原料含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成する工程
(工程3):上記(工程2)の後に実施され、上記形成された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取する工程
That is, the manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet of the present invention is a manufacturing method including the following (Step 1) to (Step 3).
(Step 1): Forming an oxide ion conductive oxide nanosheet precursor from an oxide ion conductive oxide raw material salt, a pH adjuster, the oxide ion conductive oxide raw material salt, and the pH adjuster. Step of preparing a raw material-containing liquid containing a layer forming additive for the above (Step 2): Conducting after the above (Step 1), stirring and mixing the prepared raw material-containing liquid, oxide ion conductivity Step of forming oxide nanosheet precursor (step 3): performed after the above (step 2), and separating the oxide ion conductive oxide nanosheet from the formed oxide ion conductive oxide nanosheet precursor Process

また、本発明の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは、上記本発明の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法により得られたものである。   Moreover, the oxide ion conductive oxide nanosheet of this invention is obtained by the manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet of the said invention.

更に、本発明の固体酸化物形燃料電池電解質は、上記本発明の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを用いて形成されたものである。   Furthermore, the solid oxide fuel cell electrolyte of the present invention is formed using the oxide ion conductive oxide nanosheet of the present invention.

本発明によれば、所定の原料含有液を調製し、原料含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成し、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体から新規の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取した。
そのため、新規の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法及び酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを用いた固体酸化物形燃料電池用電解質を提供することができる。
According to the present invention, a predetermined raw material-containing liquid is prepared, the raw material-containing liquid is stirred and mixed to form an oxide ion conductive oxide nanosheet precursor, and novel from the oxide ion conductive oxide nanosheet precursor The oxide ion conductive oxide nanosheet was fractionated.
Therefore, it is possible to provide a novel oxide ion conductive oxide nanosheet, a method for producing an oxide ion conductive oxide nanosheet, and an electrolyte for a solid oxide fuel cell using the oxide ion conductive oxide nanosheet. .

酸化物イオン伝導性酸化物積層ナノシートにおける層間距離を説明する図(a)及び(b)である。It is a figure (a) and (b) explaining the interlayer distance in an oxide ion conductive oxide lamination nanosheet. 酸化物イオン伝導性酸化物積層ナノシートにおける層間距離を示すX線回折分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the X-ray diffraction analysis which shows the interlayer distance in an oxide ion conductive oxide lamination | stacking nanosheet. 酸化物イオン伝導性酸化物積層ナノシート及び単層ナノシートの形状を説明する図(a)及び(b)である。It is a figure (a) and (b) explaining the shape of an oxide ion conductive oxide laminated nanosheet and a single layer nanosheet. 酸化ジルコニウム積層ナノシートの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of a zirconium oxide laminated nanosheet. 酸化ジルコニウム単層ナノシートの走査型電子顕微鏡写真(a)及び(b)である。It is a scanning electron micrograph (a) and (b) of a zirconium oxide single layer nanosheet. 酸化ジルコニウム単層ナノシートにおける膜厚を示す原子間力顕微鏡分析の結果である。It is a result of the atomic force microscope analysis which shows the film thickness in a zirconium oxide single layer nanosheet. 固体酸化物形燃料電池用電解質の若干例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows some examples of the electrolyte for solid oxide fuel cells. 固体酸化物形燃料電池用電解質の若干例を示す平面図である。It is a top view which shows some examples of the electrolyte for solid oxide fuel cells.

以下、本発明の一実施形態に係る酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法及び酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを用いた固体酸化物形燃料電池用電解質について詳細に説明する。
なお、本発明において、「酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート」には単層構造であるものだけでなく、単層構造のものから構成される積層構造であるものも含む意味に解釈しなければならない。また、本発明において、単層構造であるものを「酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシート」や単に「単層ナノシート」と記載することがあり、積層構造であるものを「酸化物イオン伝導性酸化物積層ナノシート」や単に「積層ナノシート」と記載することがある。
Hereinafter, an oxide ion conductive oxide nanosheet according to an embodiment of the present invention, a method for producing an oxide ion conductive oxide nanosheet, and an electrolyte for a solid oxide fuel cell using the oxide ion conductive oxide nanosheet Will be described in detail.
In the present invention, the term “oxide ion conductive oxide nanosheet” should not be interpreted to include not only a single layer structure but also a layered structure composed of a single layer structure. Don't be. In the present invention, a single layer structure may be referred to as “oxide ion conductive oxide single layer nanosheet” or simply “single layer nanosheet”, and a layered structure may be referred to as “oxide ion conductive”. Oxidized oxide laminated nanosheet "or simply" laminated nanosheet ".

まず、本発明の一実施形態に係る酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法について詳細に説明する。   First, the manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated in detail.

<第1の実施形態>
本実施形態に係る酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法は、以下の(工程1)〜(工程3)を含む。このような工程を経ることにより、下記詳述する所定の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを得ることができる。また、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは予め最終組成にした後で、電極上への成膜に用いることができるため、作製時における酸や塩基の使用に起因する電極の損傷を低減することができるという副次的な利点がある。また、低温で成膜が可能であり、組み合わせて適用する金属材やセラミックス材を安価なものに代替させることができるなど低コスト化が可能になるという副次的な利点もある。
<First Embodiment>
The manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet which concerns on this embodiment includes the following (process 1)-(process 3). By passing through such a process, the predetermined oxide ion conductive oxide nanosheet described in detail below can be obtained. In addition, since the oxide ion conductive oxide nanosheet can be used for film formation on the electrode after having been finalized in advance, it can reduce damage to the electrode due to the use of acid or base during production. There is a secondary advantage of being able to. In addition, the film can be formed at a low temperature, and there is a secondary advantage that the cost can be reduced, for example, a metal material or a ceramic material applied in combination can be replaced with an inexpensive material.

(工程1):酸化物イオン伝導性酸化物原料塩と、pH調整剤と、該酸化物イオン伝導性酸化物原料塩及び該pH調整剤から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成するための層形成用添加剤とを含む原料含有液を調製する工程
(工程2):上記(工程1)の後に実施され、上記調製された原料含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成する工程
(工程3):上記(工程2)の後に実施され、上記形成された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取する工程
(Step 1): Forming an oxide ion conductive oxide nanosheet precursor from an oxide ion conductive oxide raw material salt, a pH adjuster, the oxide ion conductive oxide raw material salt, and the pH adjuster. Step of preparing a raw material-containing liquid containing a layer forming additive for the above (Step 2): Conducting after the above (Step 1), stirring and mixing the prepared raw material-containing liquid, oxide ion conductivity Step of forming oxide nanosheet precursor (step 3): performed after the above (step 2), and separating the oxide ion conductive oxide nanosheet from the formed oxide ion conductive oxide nanosheet precursor Process

以下、各(工程1)〜(工程3)について更に詳細に説明する。   Hereinafter, each of (Step 1) to (Step 3) will be described in more detail.

(工程1)
工程1においては、例えば、下記所定の酸化物イオン伝導性酸化物原料塩、pH調整剤及び層形成用添加剤を秤量し、適量の分散媒に投入して原料含有液を調製すればよい。分散媒としては、例えば水などを挙げることができる。また、例えば、原料含有液には、原料含有液のpHが7〜8程度となるようにpH調整剤を添加すればよい。更に、現時点においては、酸化物イオン伝導性酸化物原料塩及び層形成用添加剤が錯体となって酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成すると推測していることから、モル当量程度となるようにこれらを添加すればよい。なお、錯体形成について検討するため、酸化物イオン伝導性酸化物原料塩としての塩化酸化ジルコニウム8水和物1molに対して、層形成用添加剤としてのドデシル硫酸ナトリウムの量を1〜10molに振って酸化ジルコニウムナノシートの結晶化度や生成量などを調べたが、特に違いを観察することができなかった。従って、この場合には、塩化酸化ジルコニウム8水和物に対し、モル等量程度のドデシル硫酸ナトリウムが混合していれば目的とする酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを得ることができる。酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは、分散媒中に分散しており、分散媒の上澄み液を分取し乾燥することで得られる。したがって、酸化物イオン伝導性酸化物原料塩及び層形成用添加剤は、飽和濃度より濃度を高くしてもよい。
(Process 1)
In step 1, for example, the following predetermined oxide ion conductive oxide raw material salt, pH adjuster and layer forming additive may be weighed and put into an appropriate amount of dispersion medium to prepare a raw material-containing liquid. Examples of the dispersion medium include water. Further, for example, a pH adjuster may be added to the raw material-containing liquid so that the pH of the raw material-containing liquid is about 7-8. Furthermore, at present, it is estimated that the oxide ion conductive oxide raw material salt and the layer forming additive form a complex to form the oxide ion conductive oxide nanosheet precursor, so that the molar equivalent is about These may be added so that In order to examine complex formation, the amount of sodium dodecyl sulfate as an additive for layer formation was changed to 1 to 10 mol with respect to 1 mol of zirconium chloride octahydrate as an oxide ion conductive oxide raw material salt. The degree of crystallinity and production of zirconium oxide nanosheets were investigated, but no particular difference could be observed. Therefore, in this case, if a molar equivalent amount of sodium dodecyl sulfate is mixed with zirconium chloride oxide octahydrate, the target oxide ion conductive oxide nanosheet can be obtained. The oxide ion conductive oxide nanosheet is dispersed in a dispersion medium, and is obtained by separating and drying the supernatant of the dispersion medium. Therefore, the concentration of the oxide ion conductive oxide raw material salt and the layer forming additive may be higher than the saturation concentration.

用いる酸化物イオン伝導性酸化物原料塩としては、目的とする酸化物イオン伝導性酸化物に応じて適宜選択すればよい。例えば、酸化物イオン伝導性酸化物として酸化ジルコニウムを得ようとする場合には、塩化酸化ジルコニウム塩を好適に用いることができる。また、例えば酸化物イオン伝導性酸化物として酸化スカンジウム及び酸化イットリウムの少なくとも一方で安定化された酸化ジルコニウムを得ようとする場合には、それぞれ塩化酸化ジルコニウム塩及び塩化酸化イットリウム塩の少なくとも一方と塩化酸化ジルコニウム塩との組み合わせに係る塩を好適に用いることができる。なお、複数の塩を組み合わせる場合には、目的とする酸化物の組成に応じてこれらの配合量を調整すればよい。   The oxide ion conductive oxide raw material salt to be used may be appropriately selected according to the target oxide ion conductive oxide. For example, when obtaining zirconium oxide as an oxide ion conductive oxide, a chlorinated zirconium oxide salt can be preferably used. Further, for example, when obtaining zirconium oxide stabilized as at least one of scandium oxide and yttrium oxide as an oxide ion conductive oxide, at least one of chlorinated zirconium oxide salt and chlorinated yttrium oxide salt and chloride A salt related to a combination with a zirconium oxide salt can be preferably used. In addition, what is necessary is just to adjust these compounding quantities according to the composition of the target oxide, when combining several salt.

用いるpH調整剤としては、原料含有液のpHを例えば7〜8に調整することができるものを挙げることができる。例えば、ヘキサメチルテトラミンやアンモニア水を含む塩基を用いることができる。ヘキサメチルテトラミンやアンモニア水は単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。   As a pH adjuster to be used, what can adjust the pH of a raw material containing liquid to 7-8 can be mentioned, for example. For example, a base containing hexamethyltetramine or aqueous ammonia can be used. Hexamethyltetramine and aqueous ammonia may be used alone or in combination.

用いる層形成用添加剤としては、原料含有液から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体の層構造(単層又は積層)を形成することができるものを挙げることができる。例えば、リチウムやナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属やマグネシウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属を含むドデシル硫酸塩を用いることができる。アルカリ金属ドデシル硫酸塩やアルカリ土類金属ドデシル硫酸塩は単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。   Examples of the layer forming additive to be used include those capable of forming a layer structure (single layer or laminated layer) of the oxide ion conductive oxide nanosheet precursor from the raw material-containing liquid. For example, dodecyl sulfate containing an alkali metal such as lithium, sodium, or potassium, or an alkaline earth metal such as magnesium or calcium can be used. Alkali metal dodecyl sulfate and alkaline earth metal dodecyl sulfate may be used alone or in combination.

(工程2)
工程2においては、上記原料含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成すればよい。なお、このような前駆体は、酸化物イオン伝導性酸化物原料塩及び層形成用添加剤が錯体塩を形成したものであると現時点においては推測している。撹拌混合する際の条件は、分散媒の温度を80〜100℃、マグネティックスターラーの撹拌速度を150〜200rpmとし、10〜12時間撹拌混合すればよい。このとき、酸化物イオン伝導性酸化物原料塩及び層形成用添加剤は完全に溶解していることが好ましいが、これに限定されるものではなく、一部が溶けずに残っていてもよい。また、生成した酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体は、酸化物イオン伝導性酸化物原料塩及び層形成用添加剤が完全に溶解している場合又は溶解していない場合のいずれであっても、液中に溶解している。
(Process 2)
In step 2, the raw material-containing liquid is stirred and mixed to form an oxide ion conductive oxide nanosheet precursor. At present, it is assumed that such a precursor is a complex salt formed by the oxide ion conductive oxide raw material salt and the layer forming additive. The conditions for stirring and mixing may be a temperature of the dispersion medium of 80 to 100 ° C., a stirring speed of the magnetic stirrer of 150 to 200 rpm, and stirring and mixing for 10 to 12 hours. At this time, it is preferable that the oxide ion conductive oxide raw material salt and the layer forming additive are completely dissolved. However, the present invention is not limited to this, and a part thereof may remain undissolved. . Further, the generated oxide ion conductive oxide nanosheet precursor is either when the oxide ion conductive oxide raw material salt and the layer forming additive are completely dissolved or not dissolved. Is also dissolved in the liquid.

(工程3)
工程3においては、上記酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取すればよい。分取するに際しては、撹拌混合した溶液又はその上澄み溶液を分取し、乾燥することによって酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを得ることができる。このとき得られる酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは、主として積層ナノシートからなるものである。また、分取する際の条件は、雰囲気温度を60〜80℃とし、20〜24時間乾燥させればよい。
なお、本発明において、「主として積層ナノシートからなるもの」とは、10nm以上の膜厚のものを指す。また、積層ナノシートはその積層ナノシートを構成する単層ナノシートのシート厚み方向の長さが1nm〜10nmであり、単層ナノシートのシート面方向の最短部の長さが1μm以上であることが好ましい。
(Process 3)
In step 3, the oxide ion conductive oxide nanosheet may be separated from the oxide ion conductive oxide nanosheet precursor. When fractionating, the oxide ion conductive oxide nanosheet can be obtained by fractionating and drying the stirred and mixed solution or the supernatant solution thereof. The oxide ion conductive oxide nanosheet obtained at this time is mainly composed of laminated nanosheets. Moreover, the conditions at the time of fractionation should just make an atmospheric temperature 60-60 degreeC, and make it dry for 20 to 24 hours.
In the present invention, “mainly composed of laminated nanosheets” refers to those having a thickness of 10 nm or more. In addition, in the laminated nanosheet, the length in the sheet thickness direction of the single-layer nanosheet constituting the laminated nanosheet is preferably 1 nm to 10 nm, and the length of the shortest portion in the sheet surface direction of the single-layer nanosheet is preferably 1 μm or more.

<第2の実施形態>
本実施形態に係る酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法は、上記(工程1)〜(工程3)と、更に下記(工程4)〜(工程6)とを含む。このような工程を経ることにより、下記詳述する所定の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを得ることができる。
<Second Embodiment>
The manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet which concerns on this embodiment includes the said (process 1)-(process 3), and also the following (process 4)-(process 6). By passing through such a process, the predetermined oxide ion conductive oxide nanosheet described in detail below can be obtained.

(工程4):上記(工程3)の後に実施され、上記分取された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートと、該酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートに含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートにおける層間距離を拡大する層間距離拡大用添加剤とを含む酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を調製する工程
(工程5):上記(工程4)の後に実施され、上記調製された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液に含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートの層間距離を拡大させる工程
(工程6):上記(工程5)の後に実施され、上記形成された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取する工程
(Step 4): composed of the oxide ion conductive oxide nanosheet that is implemented after the above (Step 3), and may be included in the oxide ion conductive oxide nanosheet, and is configured by the oxide ion conductive oxide nanosheet Step of preparing an oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid containing an interlayer distance increasing additive for increasing the interlayer distance in the laminated nanosheet to be performed (Step 5): carried out after the above (Step 4), the above preparation Agitating and mixing the prepared oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid to increase the interlayer distance of the laminated nanosheet composed of single-layer nanosheets that may be included in the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid (Step 6): A step of separating the formed oxide ion conductive oxide nanosheet formed after the above (Step 5).

以下、各(工程4)〜(工程6)について更に詳細に説明する。   Hereinafter, each (Step 4) to (Step 6) will be described in more detail.

(工程4)
工程4においては、上記分取された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートと、該酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートに含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートにおける層間距離を拡大する層間距離拡大用添加剤とを含む酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を調製すればよい。所定の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは、分散媒中に分散しているため、分散媒中の上澄み液を乾燥することで得られる。したがって、水などの分散媒と、粉末状の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートとの割合は、特に限定されるものではないが、下記に詳述する撹拌混合の際に沈殿しない程度とすることが好ましい。また、層間距離拡大用添加剤は、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシートに対してモル当量程度となるように添加すればよい。
(Process 4)
In step 4, the interlayer distance in the laminated nanosheet composed of the sorted oxide ion conductive oxide nanosheet and a single layer nanosheet that may be included in the oxide ion conductive oxide nanosheet is expanded. What is necessary is just to prepare the oxide ion conductive oxide nanosheet containing liquid containing the interlayer distance expansion additive. Since the predetermined oxide ion conductive oxide nanosheet is dispersed in the dispersion medium, it can be obtained by drying the supernatant in the dispersion medium. Accordingly, the ratio between the dispersion medium such as water and the powdered oxide ion conductive oxide nanosheet is not particularly limited, but should be set so as not to precipitate during the stirring and mixing described in detail below. Is preferred. Moreover, what is necessary is just to add the additive for interlayer distance expansion so that it may become a molar equivalent grade with respect to an oxide ion conductive oxide single layer nanosheet.

図1は、酸化物イオン伝導性酸化物積層ナノシートにおける層間距離を説明する図(a)及び(b)である。同図(a)に示すように、積層ナノシート4は、複数の単層ナノシート2が積層された構造を有している。層間距離拡大用添加剤が添加されると、積層ナノシート4を構成する単層ナノシート2の層間距離dが拡大される(同図(b)参照。)。   FIG. 1 is a diagram (a) and (b) illustrating an interlayer distance in an oxide ion conductive oxide laminated nanosheet. As shown in FIG. 2A, the laminated nanosheet 4 has a structure in which a plurality of single-layer nanosheets 2 are laminated. When the additive for increasing the interlayer distance is added, the interlayer distance d of the single-layer nanosheet 2 constituting the laminated nanosheet 4 is increased (see FIG. 5B).

図2は、酸化物イオン伝導性酸化物(酸化ジルコニウム)積層ナノシートのX線回折分析(XRD)の結果を示すグラフである。同図に示すように、層間距離拡大用添加剤として0.01mol/Lテトラブチルアンモニウムを0.01mol/(積層ナノシート1g)添加した(b)の場合と比較して、層間距離拡大用添加剤として0.1mol/Lのオレイン酸ナトリウム水溶液を0.1mol/(積層ナノシート1g)添加した(a)の場合は、XRDにより検出される層間距離dに由来するピークがシフトしており、層間距離dが拡大していることが分かる。また、下記に詳述する積層ナノシートの層同士の剥離を行うに当たり、層間距離を前もって、より大きくすることによって、それに比例して大きなシート面積を有する単層ナノシートが得られる傾向がある(図5参照。)。つまり、層間距離拡大用添加剤の種類や撹拌条件などを適宜変更することにより、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート、特に酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシートのサイズを制御することができる。   FIG. 2 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis (XRD) of an oxide ion conductive oxide (zirconium oxide) laminated nanosheet. As shown in the figure, the interlayer distance increasing additive is compared with the case of (b) in which 0.01 mol / L tetrabutylammonium was added as the interlayer distance increasing additive in an amount of 0.01 mol / (laminated nanosheet 1 g). In the case of (a) in which 0.1 mol / L of sodium oleate aqueous solution of 0.1 mol / L was added as (a), the peak derived from the interlayer distance d detected by XRD was shifted, and the interlayer distance It can be seen that d is enlarged. Further, when the layers of the laminated nanosheet described in detail below are peeled from each other, a monolayer nanosheet having a proportionally large sheet area tends to be obtained by increasing the interlayer distance in advance (FIG. 5). reference.). That is, the size of the oxide ion conductive oxide nanosheet, in particular, the oxide ion conductive oxide single layer nanosheet can be controlled by appropriately changing the type of the interlayer distance increasing additive, the stirring conditions, and the like.

用いる層間距離拡大用添加剤としては、積層ナノシートにおける層間距離を拡大することができるものを挙げることができる。例えば、1−ブタノールなどの炭素数が4以上のアルコールや、リチウムやナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属を含むオレイン酸アルカリ金属塩、マグネシウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属を含むオレイン酸アルカリ土類金属塩、ホルムアルデヒド、テトラブチルアンモニウムなどを挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。また、これらに限定されるものではなく、例えば、炭素数が10〜18の長鎖アルキルアルコールなどを適用することもできる。   Examples of the interlayer distance increasing additive to be used include those capable of expanding the interlayer distance in the laminated nanosheet. For example, an alcohol having 4 or more carbon atoms such as 1-butanol, an alkali metal oleate containing an alkali metal such as lithium, sodium or potassium, or an alkaline earth metal oleate containing an alkaline earth metal such as magnesium or calcium Examples thereof include salts, formaldehyde, and tetrabutylammonium. These can be used singly or in appropriate combination of two or more. Moreover, it is not limited to these, For example, C10-C18 long-chain alkyl alcohol etc. can also be applied.

(工程5)
工程5においては、上記酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液に積層ナノシートが含まれる場合には、積層ナノシートの層間距離を拡大させればよい。撹拌混合する際の条件は、分散媒の温度を室温(20℃)〜80℃、好ましくは室温(20℃)とし、マグネティックスターラーの撹拌速度を100〜500rpm、好ましくは500rpmとし、24〜72時間、好ましくは72時間撹拌混合すればよい。このとき、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは、液中に固体状で分散している。
(Process 5)
In step 5, when the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid is stirred and mixed and the laminated nanosheet is included in the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid, the interlayer distance of the laminated nanosheet is increased. Just do it. The conditions for stirring and mixing are: the temperature of the dispersion medium is room temperature (20 ° C.) to 80 ° C., preferably room temperature (20 ° C.), the stirring speed of the magnetic stirrer is 100 to 500 rpm, preferably 500 rpm, and 24 to 72 hours. Preferably, stirring and mixing may be performed for 72 hours. At this time, the oxide ion conductive oxide nanosheet is dispersed in a solid state in the liquid.

(工程6)
工程6においては、上記酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取すればよい。分取するに際しては、撹拌混合した液中の固形分をろ過により分取し、蒸留水で2回洗浄し、更にエタノールで2回洗浄し、乾燥することによって酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを得ることができる。このとき得られる酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは、主として積層ナノシートからなるものである。また、分取するには、雰囲気温度を60〜100℃とし、20〜24時間乾燥させればよい。
(Step 6)
In step 6, the oxide ion conductive oxide nanosheet may be separated from the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid. When fractionating, the solid content in the stirred and mixed liquid is collected by filtration, washed twice with distilled water, further washed twice with ethanol, and dried to obtain an oxide ion conductive oxide nanosheet. Can be obtained. The oxide ion conductive oxide nanosheet obtained at this time is mainly composed of laminated nanosheets. Moreover, in order to fractionate, the atmospheric temperature may be 60-100 degreeC, and what is necessary is just to dry for 20-24 hours.

<第3の実施形態>
本実施形態に係る酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法は、上記(工程1)〜(工程3)と、更に下記(工程7)〜(工程9)、必要に応じて上記(工程4)〜(工程6)を含む。このような工程を経ることにより、詳しくは後述する所定の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを得ることができる。
<Third Embodiment>
The manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet according to the present embodiment includes the above (Step 1) to (Step 3), the following (Step 7) to (Step 9), and the above (Step 4) as necessary. ) To (Step 6). By passing through such a process, the predetermined oxide ion conductive oxide nanosheet mentioned later in detail can be obtained.

(工程7):上記(工程6)の後に実施される、及び/又は上記(工程3)の後であって、上記(工程4)の前に実施される、上記分取された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートと、該酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートに含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートにおける層同士を剥離する層剥離用添加剤とを含む酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を調製する工程
(工程8):上記(工程7)の後に実施される、及び/又は上記(工程7)の後であって、上記(工程4)の前に実施される、上記調製された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液に含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートを単層ナノシートとする工程
(工程9):上記(工程8)の後に実施される、及び/又は上記(工程8)の後であって、上記(工程4)の前に実施される、上記形成された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取する工程
(Step 7): The fractionated oxide ions that are carried out after (Step 6) and / or after (Step 3) and before (Step 4). Oxide ion conductivity comprising a conductive oxide nanosheet and a layer peeling additive for peeling layers from each other in a laminated nanosheet composed of a single layer nanosheet that may be contained in the oxide ion conductive oxide nanosheet Step of preparing oxide nanosheet-containing liquid (step 8): performed after the above (step 7) and / or after the above (step 7) and before the above (step 4) The above-prepared oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid is stirred and mixed to form a multilayer nanosheet composed of single-layer nanosheets that may be included in the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid. Step (Step 9): Performed after the above (Step 8) and / or after the above (Step 8) and before the above (Step 4). Process for fractionating ion-conductive oxide nanosheets

(工程7)
工程7においては、上記分取された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートと、該酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートに含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートにおける層同士を剥離する層剥離用添加剤とを含む酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を調製すればよい。このとき、水などの分散媒と、粉末状の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートとの割合は、特に限定されるものではないが、下記に詳述する撹拌混合の際に沈殿しない程度とすることが好ましい。また、層剥離用添加剤は、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシートに対してモル当量程度となるように添加すればよい。
(Step 7)
In step 7, the layers in the laminated nanosheet composed of the sorted oxide ion conductive oxide nanosheet and a single layer nanosheet that may be included in the oxide ion conductive oxide nanosheet are separated from each other. What is necessary is just to prepare the oxide ion conductive oxide nanosheet containing liquid containing the additive for layer peeling. At this time, the ratio of the dispersion medium such as water and the powdered oxide ion conductive oxide nanosheet is not particularly limited, but does not precipitate during stirring and mixing described in detail below. It is preferable. Moreover, what is necessary is just to add the additive for layer peeling so that it may become a molar equivalent grade with respect to an oxide ion conductive oxide single layer nanosheet.

用いる層剥離用添加剤としては、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートに積層ナノシートが含まれる場合には、積層ナノシートにおける層同士を剥離することができるものを挙げることができる。例えば、例えば、1−ブタノールなどの炭素数が4以上のアルコールや、リチウムやナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属を含むオレイン酸アルカリ金属塩、マグネシウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属を含むオレイン酸アルカリ土類金属塩、ホルムアルデヒド、テトラブチルアンモニウムなどを挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。また、これらに限定されるものではなく、例えば、炭素数が10〜18の長鎖アルキルアルコールなどを適用することもできる。   Examples of the layer peeling additive to be used include those capable of peeling the layers in the laminated nanosheet when the oxide ion conductive oxide nanosheet includes the laminated nanosheet. For example, for example, an alcohol having 4 or more carbon atoms such as 1-butanol, an alkali metal oleate containing an alkali metal such as lithium, sodium or potassium, or an alkali earth oleate containing an alkaline earth metal such as magnesium or calcium Metal salts, formaldehyde, tetrabutylammonium and the like. These can be used singly or in appropriate combination of two or more. Moreover, it is not limited to these, For example, C10-C18 long-chain alkyl alcohol etc. can also be applied.

(工程8)
工程8においては、上記酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液に積層ナノシートが含まれる場合には、積層ナノシートを単層ナノシートとすればよい。撹拌混合する際の条件は、分散媒の温度を室温(20℃)〜100℃、好ましくは60〜80℃とし、マグネティックスターラーの撹拌速度を100〜200rpmとし、5日間〜10日間、好ましくは7日間撹拌混合すればよい。このとき、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは、液中に固体状で分散している。
(Process 8)
In step 8, when the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid is stirred and mixed, and the laminated nanosheet is included in the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid, the laminated nanosheet is regarded as a single-layer nanosheet. That's fine. The conditions for stirring and mixing are: the temperature of the dispersion medium is room temperature (20 ° C.) to 100 ° C., preferably 60 to 80 ° C., the stirring speed of the magnetic stirrer is 100 to 200 rpm, and 5 days to 10 days, preferably 7 What is necessary is just to stir and mix for days. At this time, the oxide ion conductive oxide nanosheet is dispersed in a solid state in the liquid.

(工程9)
工程9においては、上記酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取すればよい。分取するに際しては、撹拌混合した液を遠心分離機の速度3000〜5000rpmとし、10〜30分間かけ、分取することによって酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを得ることができる。このとき得られる酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは、主として単層ナノシートからなるものである。また、分取する際の条件は、遠心分離を行った後に、沈殿物が一層であれば全体を二層であれば上層を分取し、更に、雰囲気温度を60〜100℃とし、20〜24時間乾燥させればよい。
なお、本発明において、「主として単層ナノシートからなるもの」とは、シート厚み方向の長さが1nm〜10nmの膜厚のものを指す。また、上層を分取するのは、積層ナノシートからなる沈殿物と比べて単層ナノシートからなる沈殿物の方が嵩密度が大きいからである。また、この単層ナノシートはシート面方向の最短部の長さが1μm以上であることが好ましい。
(Step 9)
In step 9, the oxide ion conductive oxide nanosheet may be separated from the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid. At the time of fractionation, an oxide ion conductive oxide nanosheet can be obtained by separating and stirring the mixed liquid at a speed of 3000 to 5000 rpm and taking 10 to 30 minutes. The oxide ion conductive oxide nanosheet obtained at this time is mainly composed of a single-layer nanosheet. In addition, the conditions for fractionation are as follows: after centrifugation, if the precipitate is a single layer, the entire layer is separated if it is a double layer, and the ambient temperature is 60-100 ° C. What is necessary is just to dry for 24 hours.
In the present invention, “mainly composed of single-layer nanosheets” refers to those having a thickness of 1 nm to 10 nm in the sheet thickness direction. The reason why the upper layer is separated is because the bulk density of the precipitate made of the single layer nanosheet is larger than that of the precipitate made of the laminated nanosheet. Moreover, this single-layer nanosheet preferably has a length of the shortest portion in the sheet surface direction of 1 μm or more.

また、上記に詳述する積層ナノシートの層同士の剥離を行うに当たり、層剥離用添加剤の種類や撹拌条件などを適宜変更することにより、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート、特に酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシートのサイズを制御することができる。   Further, when the layers of the laminated nanosheet described in detail above are peeled from each other, the oxide ion conductive oxide nanosheet, in particular, the oxide ion conduction, is appropriately changed by appropriately changing the type of the layer peeling additive and the stirring condition. The size of the conductive oxide single layer nanosheet can be controlled.

次に、本発明の一実施形態に係る酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートについて詳細に説明する。   Next, the oxide ion conductive oxide nanosheet which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated in detail.

<第4の実施形態>
本実施形態に係る酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートは、上述したような本発明の一実施形態に係る酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法によって得られたものである。また、このような酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの材質は、例えば、酸化ジルコニウム、又は酸化スカンジウム及び酸化イットリウムの少なくとも一方で安定化された酸化ジルコニウムとすることができる。
<Fourth Embodiment>
The oxide ion conductive oxide nanosheet which concerns on this embodiment is obtained by the manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet which concerns on one Embodiment of this invention which was mentioned above. Moreover, the material of such an oxide ion conductive oxide nanosheet can be, for example, zirconium oxide or zirconium oxide stabilized with at least one of scandium oxide and yttrium oxide.

図3は、酸化物イオン伝導性酸化物積層ナノシート及び単層ナノシートの形状を説明する図(a)及び(b)である。図3に示すように、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート1は、積層ナノシート4からなるもの(同図(a)参照。)又は単層ナノシート2(同図(b)参照。)からなるものがある。なお、積層ナノシート4は、複数の単層ナノシート2が積層された構造を有しており、単層ナノシート2の形状は、シート厚み方向の長さ(厚み)が1nm〜10nmであり、厚みに対して垂直な方向であるシート面方向の最短部の長さが1μm以上である(同図(b)参照。)。   FIGS. 3A and 3B are diagrams (a) and (b) illustrating shapes of oxide ion conductive oxide laminated nanosheets and single-layer nanosheets. As shown in FIG. 3, the oxide ion conductive oxide nanosheet 1 is composed of a laminated nanosheet 4 (see FIG. 3A) or a single-layer nanosheet 2 (see FIG. 3B). There is. The laminated nanosheet 4 has a structure in which a plurality of single-layer nanosheets 2 are laminated, and the shape of the single-layer nanosheet 2 is 1 nm to 10 nm in length (thickness) in the sheet thickness direction. The length of the shortest portion in the sheet surface direction, which is a direction perpendicular to the sheet surface, is 1 μm or more (see FIG. 5B).

図4は、酸化ジルコニウム積層ナノシートの走査型電子顕微鏡写真である。また、図5(a)は、層剥離用添加剤としてオレイン酸ナトリウムを用いた場合の酸化ジルコニウム単層ナノシートの走査型電子顕微鏡写真であり、図5(b)は、層剥離用添加剤としてテトラブチルアンモニウムを用いた場合の酸化ジルコニウム単層ナノシートの走査型電子顕微鏡写真である。更に、図6は、層剥離用添加剤としてテトラブチルアンモニウムを用いた場合の酸化ジルコニウム単層ナノシート膜厚を示す原子間力顕微鏡分析の結果を示すグラフである。図6より、酸化ジルコニウム単層ナノシートの厚みは3nm程度であることが分かる。   FIG. 4 is a scanning electron micrograph of the zirconium oxide laminated nanosheet. FIG. 5 (a) is a scanning electron micrograph of a zirconium oxide single-layer nanosheet when sodium oleate is used as the layer peeling additive, and FIG. 5 (b) is a layer peeling additive. It is a scanning electron micrograph of a zirconium oxide single layer nanosheet when tetrabutylammonium is used. Further, FIG. 6 is a graph showing the results of atomic force microscope analysis showing the thickness of the zirconium oxide single-layer nanosheet when tetrabutylammonium is used as the layer peeling additive. FIG. 6 shows that the thickness of the zirconium oxide single-layer nanosheet is about 3 nm.

次に、本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池用電解質について詳細に説明する。   Next, a solid oxide fuel cell electrolyte according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

<第5の実施形態>
本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池用電解質は、上述したような本発明の一実施形態に係る酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを用いて形成されたものである。
このような固体酸化物形燃料電池用電解質は、固体酸化物形燃料電池の燃料極又は空気極として適用される多孔質電極や他の電解質における開気孔を酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートで閉塞させることができる。つまり、気密性に優れた電解質でありながら、厚みを薄くすることができるため、優れた酸化物イオン伝導性と気密性とを有する電解質を形成することができる。
<Fifth Embodiment>
The solid oxide fuel cell electrolyte according to this embodiment is formed using the oxide ion conductive oxide nanosheet according to one embodiment of the present invention as described above.
Such an electrolyte for a solid oxide fuel cell has a porous electrode applied as a fuel electrode or an air electrode of a solid oxide fuel cell, and the open pores in other electrolytes are blocked with an oxide ion conductive oxide nanosheet. Can be made. That is, since the thickness can be reduced while the electrolyte is excellent in airtightness, an electrolyte having excellent oxide ion conductivity and airtightness can be formed.

以下、本実施形態の固体酸化物形燃料電池用電解質の若干例について図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, some examples of the solid oxide fuel cell electrolyte of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図7は、固体酸化物形燃料電池用電解質の若干例を示す断面図である。また、図8は、固体酸化物形燃料電池用電解質の若干例を示す平面図である(但し、図7(b)で示す例を除く。)。
図7(a)に示すように、本例の固体酸化物形燃料電池用電解質10は、固体酸化物形燃料電池の多孔質電極20上に形成されている。また、固体酸化物形燃料電池用電解質10は、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシートの一例である酸化イットリウム安定化酸化ジルコニウム単層ナノシートを用いて形成された固体酸化物形燃料電池用電解質10aである。また、図8に示すように、多孔質電極20の開気孔の気孔径Dは1〜5μm程度であるため、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシート2のシート面方向の最短部の長さはその長さより長いことが好ましい。このときは、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシート2によって開気孔がより確実に閉塞される。また、このような固体酸化物形燃料電池用電解質は、多孔質電極上に単層ナノシート含有液を塗布し、乾燥し、必要に応じてこれら工程を繰り返し、更に500〜800℃で焼成することによって形成することができる。なお、図示しないが、電解質は単層ナノシートが積層されていてもよく、積層数は、予め積層ナノシートを塗布することや、塗布回数、塗布量などの条件を適宜変更することにより制御することができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing some examples of an electrolyte for a solid oxide fuel cell. FIG. 8 is a plan view showing some examples of the electrolyte for a solid oxide fuel cell (except for the example shown in FIG. 7B).
As shown in FIG. 7A, the solid oxide fuel cell electrolyte 10 of this example is formed on the porous electrode 20 of the solid oxide fuel cell. Further, the solid oxide fuel cell electrolyte 10 is an electrolyte for a solid oxide fuel cell formed using an yttrium oxide-stabilized zirconium oxide single layer nanosheet which is an example of an oxide ion conductive oxide single layer nanosheet. 10a. Moreover, as shown in FIG. 8, since the pore diameter D of the open pores of the porous electrode 20 is about 1 to 5 μm, the length of the shortest portion in the sheet surface direction of the oxide ion conductive oxide single-layer nanosheet 2 Is preferably longer than its length. At this time, the open pores are more reliably closed by the oxide ion conductive oxide single layer nanosheet 2. In addition, such a solid oxide fuel cell electrolyte is obtained by applying a single-layer nanosheet-containing liquid on a porous electrode, drying, repeating these steps as necessary, and firing at 500 to 800 ° C. Can be formed. Although not shown in the figure, the electrolyte may be laminated with single-layer nanosheets, and the number of layers can be controlled by applying the layered nanosheets in advance, or by appropriately changing conditions such as the number of coatings and the amount of coating. it can.

図7(b)に示すように、本例の固体酸化物形燃料電池用電解質10’は、固体酸化物形燃料電池の多孔質電極20上に形成されている。また、固体酸化物形燃料電池用電解質10’は、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシートの一例である酸化イットリウム安定化酸化ジルコニウム単層ナノシートを用いて多孔質電極20側に形成された固体酸化物形燃料電池用電解質10aと、アルゴン/酸素ガス供給雰囲気下、常温での酸化イットリウム安定化酸化ジルコニウムを用いたDCマグネトロンスパッタリングによってその上に形成された固体酸化物形燃料電池用電解質蒸着膜10bとからなる。また、本例の固体酸化物形燃料電池用電解質10’は、同じ厚みの固体酸化物形燃料電池用電解質を固体酸化物形燃料電池用電解質10aのみで形成した場合と比較して、単層ナノシートの界面抵抗を減らすことができ、発電性能が向上する利点がある。なお、多孔質電極20の開気孔の気孔径Dは1〜5μm程度であるため、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシート2のシート面方向の最短部の長さはその長さより長いことが好ましい。このときは、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシート2によって開気孔がより確実に閉塞される。また、このような固体酸化物形燃料電池用電解質は、多孔質電極上に単層ナノシート含有液を塗布し、乾燥し、必要に応じてこれら工程を繰り返し、更に500〜800℃で焼成し、しかる後、アルゴン/酸素ガス供給雰囲気下、常温での酸化イットリウム安定化酸化ジルコニウムを用いたDCマグネトロンスパッタリングによって形成することができる。なお、図示しないが、電解質は単層ナノシートが積層されていてもよく、積層数は、予め積層ナノシートを塗布することや、塗布回数、塗布量などの条件を適宜変更することにより制御することができる。また、蒸着膜の厚みは、スパッタリング時間を適宜変更することにより制御することができる。   As shown in FIG. 7 (b), the solid oxide fuel cell electrolyte 10 'of this example is formed on the porous electrode 20 of the solid oxide fuel cell. The solid oxide fuel cell electrolyte 10 ′ is a solid formed on the porous electrode 20 side using an yttrium oxide-stabilized zirconium oxide single layer nanosheet which is an example of an oxide ion conductive oxide single layer nanosheet. Electrode deposition film for solid oxide fuel cell formed thereon by DC magnetron sputtering using oxide electrolyte fuel cell electrolyte 10a and yttrium oxide-stabilized zirconium oxide at room temperature in an argon / oxygen gas supply atmosphere 10b. In addition, the solid oxide fuel cell electrolyte 10 'of this example is a single layer as compared to the case where the solid oxide fuel cell electrolyte having the same thickness is formed of only the solid oxide fuel cell electrolyte 10a. There is an advantage that the interfacial resistance of the nanosheet can be reduced and the power generation performance is improved. In addition, since the pore diameter D of the open pores of the porous electrode 20 is about 1 to 5 μm, the length of the shortest portion in the sheet surface direction of the oxide ion conductive oxide single layer nanosheet 2 may be longer than that length. preferable. At this time, the open pores are more reliably closed by the oxide ion conductive oxide single layer nanosheet 2. In addition, such a solid oxide fuel cell electrolyte is obtained by applying a single-layer nanosheet-containing liquid on a porous electrode, drying, repeating these steps as necessary, and further firing at 500 to 800 ° C. Thereafter, it can be formed by DC magnetron sputtering using yttrium oxide stabilized zirconium oxide at room temperature in an argon / oxygen gas supply atmosphere. Although not shown in the figure, the electrolyte may be laminated with single-layer nanosheets, and the number of layers can be controlled by applying the layered nanosheets in advance, or by appropriately changing conditions such as the number of coatings and the amount of coating. it can. The thickness of the deposited film can be controlled by appropriately changing the sputtering time.

図7(c)〜(f)に示すように、各例の固体酸化物形燃料電池用電解質(10’’、10’’’、10’’’’、10’’’’’)は、固体酸化物形燃料電池の多孔質電極20又は固体酸化物形燃料電池用電解質蒸着膜10b上に形成されている。また、各例の固体酸化物形燃料電池用電解質(10’’、10’’’、10’’’’、10’’’’’)は、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシートの一例である酸化イットリウム安定化酸化ジルコニウム単層ナノシートを用いて形成された固体酸化物形燃料電池用電解質10aと、アルゴン/酸素ガス供給雰囲気下、常温での酸化イットリウム安定化酸化ジルコニウムを用いたDCマグネトロンスパッタリングによって形成された固体酸化物形燃料電池用電解質蒸着膜10bとからなる。なお、各例は、積層順序等が異なるのみであり、各固体酸化物形燃料電池用電解質の仕様や形成方法、多孔質電極の仕様については、上記説明したことと同様であるため、詳細な説明は省略する。
なお、図示しないが、交互積層数は、2以上とすることも可能である。
As shown in FIGS. 7C to 7F, the solid oxide fuel cell electrolytes (10 ″, 10 ′ ″, 10 ″ ″, 10 ′ ″ ″) of the respective examples are as follows. It is formed on the porous electrode 20 of the solid oxide fuel cell or the electrolyte vapor deposition film 10b for the solid oxide fuel cell. The solid oxide fuel cell electrolyte in each example (10 ″, 10 ′ ″, 10 ″ ″, 10 ′ ″ ″) is an example of an oxide ion conductive oxide single layer nanosheet. DC magnetron using solid oxide fuel cell electrolyte 10a formed using yttrium oxide-stabilized zirconium oxide single-layer nanosheets and yttrium oxide-stabilized zirconium oxide at room temperature in an argon / oxygen gas supply atmosphere It consists of the solid oxide fuel cell electrolyte deposition film 10b formed by sputtering. Each example is different only in the stacking order, etc., and the specifications and formation method of each solid oxide fuel cell electrolyte and the specifications of the porous electrode are the same as described above, and therefore detailed Description is omitted.
Although not shown, the number of alternating layers can be two or more.

また、固体酸化物形燃料電池用電解質における気密性の観点から、固体酸化物形燃料電池用電解質が多孔質電極と対向する面に酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシートの一例である酸化イットリウム安定化酸化ジルコニウム単層ナノシートを用いて形成された固体酸化物形燃料電池用電解質が位置することが好ましい。
更に、多孔質電極上に先に蒸着膜を形成する場合、開気孔の気孔径を1μm程度とすることができるため、開気孔の気孔径が1〜5μmの多孔質電極上に形成する場合と比較して、酸化物イオン伝導性酸化物単層ナノシートによって開気孔を閉塞し易いという利点がある。
Further, from the viewpoint of airtightness in the solid oxide fuel cell electrolyte, the solid oxide fuel cell electrolyte is an example of an oxide ion conductive oxide single layer nanosheet on the surface facing the porous electrode. Yttrium oxide It is preferable that the electrolyte for solid oxide fuel cells formed using the stabilized zirconium oxide single-layer nanosheet is located.
Furthermore, when the vapor deposition film is formed on the porous electrode first, the pore diameter of the open pores can be set to about 1 μm, so that the pore diameter of the open pores is formed on the porous electrode of 1 to 5 μm and In comparison, there is an advantage that the open pores are easily closed by the oxide ion conductive oxide single layer nanosheet.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(実施例1)
150mL程度のイオン交換水に、酸化物イオン伝導性酸化物の原料塩としての塩化酸化ジルコニウム8水和物(1mmol)と、pH調整剤としてのヘキサメチレンテトラミン(6mmol)と、層形成用添加剤としてのドデシル硫酸ナトリウム(10mmol)とを投入して、原料含有液を調製した。このとき、原料含有液のpHは7.9であった。次いで、調製された原料含有液をホットプレートを用いてその温度を100℃にし、マグネティックスターラーを用いてその撹拌速度を200rpmにした状態で、12時間撹拌混合して、酸化ジルコニウムナノシート前駆体を形成した。しかる後、溶液部分を分取し、60℃で24時間乾燥させて、酸化ジルコニウムナノシート(積層ナノシート)を得た。なお、積層ナノシートを構成する単層ナノシートにおけるシート厚み方向の長さ(厚み)は5nmであり、厚みに対して垂直な方向であるシート面方向の最短部の長さは20μmであった。
Example 1
About 150 mL of ion-exchanged water, zirconium chloride octahydrate (1 mmol) as a raw material salt of an oxide ion conductive oxide, hexamethylenetetramine (6 mmol) as a pH adjuster, and a layer forming additive As a raw material containing liquid, sodium dodecyl sulfate (10 mmol) was added. At this time, the pH of the raw material-containing liquid was 7.9. Next, the prepared raw material-containing liquid is stirred at a temperature of 100 ° C. using a hot plate and stirred at a speed of 200 rpm using a magnetic stirrer for 12 hours to form a zirconium oxide nanosheet precursor. did. Thereafter, the solution portion was collected and dried at 60 ° C. for 24 hours to obtain a zirconium oxide nanosheet (laminated nanosheet). In addition, the length (thickness) in the sheet thickness direction in the single-layer nanosheet constituting the laminated nanosheet was 5 nm, and the length of the shortest portion in the sheet surface direction, which is a direction perpendicular to the thickness, was 20 μm.

(実施例2)
10mL程度のイオン交換水に、実施例1で得られた酸化ジルコニウムナノシート(積層ナノシート)粉末0.1gを含有させた溶液と、層間距離拡大用添加剤としての0.1mol/Lのオレイン酸ナトリウム水溶液(100mL)とを投入して、酸化ジルコニウムナノシート含有液を調製した。次いで、調製された酸化ジルコニウムナノシート含有液を室温(25℃)にし、マグネティックスターラーを用いてその撹拌速度を500rpmにした状態で、72時間撹拌混合して、酸化ジルコニウムナノシート(積層ナノシート)の層間距離を拡大させた。更に、固形分をろ過により分取し、蒸留水及びエタノールを用いて2回ずつ洗浄した。しかる後、60℃で24時間乾燥させて、酸化ジルコニウムナノシート(積層ナノシート)を得た。なお、積層ナノシートを構成する単層ナノシートにおけるシート厚み方向の長さ(厚み)は3nmであり、厚みに対して垂直な方向であるシート面方向の最短部の長さは3μmであった。
(Example 2)
A solution containing about 10 mL of ion-exchange water containing 0.1 g of the zirconium oxide nanosheet (laminated nanosheet) powder obtained in Example 1, and 0.1 mol / L sodium oleate as an additive for increasing the interlayer distance An aqueous solution (100 mL) was added to prepare a zirconium oxide nanosheet-containing liquid. Next, the prepared zirconium oxide nanosheet-containing liquid is brought to room temperature (25 ° C.), and stirred and mixed for 72 hours in a state where the stirring speed is 500 rpm using a magnetic stirrer, and the interlayer distance of the zirconium oxide nanosheet (laminated nanosheet) Was expanded. Further, the solid content was collected by filtration and washed twice with distilled water and ethanol. Thereafter, it was dried at 60 ° C. for 24 hours to obtain a zirconium oxide nanosheet (laminated nanosheet). In addition, the length (thickness) in the sheet thickness direction in the single-layer nanosheet constituting the laminated nanosheet was 3 nm, and the length of the shortest portion in the sheet surface direction, which is a direction perpendicular to the thickness, was 3 μm.

(実施例3)
10mL程度のイオン交換水に、実施例2で得られた酸化ジルコニウムナノシート(積層ナノシート)粉末0.1gを含有させた溶液と、層剥離用添加剤としての1−ブタノール(100mL)とを投入して、酸化ジルコニウムナノシート含有液を調製した。次いで、調製された酸化ジルコニウムナノシート含有液をホットプレートを用いてその温度を80℃にし、マグネティックスターラーを用いてその撹拌速度を100rpmにした状態で、2週間撹拌混合して、酸化ジルコニウムナノシート(積層ナノシート)の層同士を剥離させた。更に、遠心分離器を用いてその回転速度を5000rpmにした状態で、10分間遠心分離を行った。しかる後、沈殿物(一層)を分取し、酸化ジルコニウムナノシート(単層ナノシート)を得た。なお、単層ナノシートにおけるシート厚み方向の長さ(厚み)は3nmであり、厚みに対して垂直な方向であるシート面方向の最短部の長さは3μmであった。
(Example 3)
A solution containing 0.1 g of the zirconium oxide nanosheet (laminated nanosheet) powder obtained in Example 2 in about 10 mL of ion-exchanged water and 1-butanol (100 mL) as an additive for delamination were added. Thus, a zirconium oxide nanosheet-containing liquid was prepared. Next, the prepared zirconium oxide nanosheet-containing liquid was stirred and mixed for 2 weeks in a state where the temperature was set to 80 ° C. using a hot plate and the stirring speed was set to 100 rpm using a magnetic stirrer, and the zirconium oxide nanosheet (laminated) Nanosheets) were separated from each other. Further, centrifugation was performed for 10 minutes using a centrifugal separator at a rotational speed of 5000 rpm. Thereafter, the precipitate (single layer) was collected to obtain a zirconium oxide nanosheet (single-layer nanosheet). The length (thickness) in the sheet thickness direction of the single-layer nanosheet was 3 nm, and the length of the shortest portion in the sheet surface direction, which is a direction perpendicular to the thickness, was 3 μm.

以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated with some embodiment and an Example, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention.

例えば、上述した各実施形態及び各実施例に記載した構成は、各実施形態毎に限定されるものではなく、例えば酸化物イオン伝導性酸化物原料塩や、pH調整剤、層間距離拡大用添加剤、層剥離用添加剤などの構成の細部を変更したりすることができる。   For example, the configuration described in each of the above-described embodiments and examples is not limited to each embodiment. For example, an oxide ion conductive oxide raw material salt, a pH adjuster, an interlayer distance expansion addition The details of the composition such as the agent and the layer peeling additive can be changed.

また、例えば、上述した各実施形態及び各実施例においては、酸化物イオン伝導性酸化物を固体酸化物形燃料電池用の電解質として用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、8mol%酸化イットリウム安定化酸化ジルコニウム(8YSZ)や酸化スカンジウム安定化酸化ジルコニア(SSZ)は、酸素分離膜や酸素センサなどにおける電解質に適用することもできる。   Further, for example, in each of the embodiments and examples described above, the case where the oxide ion conductive oxide is used as an electrolyte for a solid oxide fuel cell has been described as an example. For example, 8 mol% yttrium oxide-stabilized zirconium oxide (8YSZ) or scandium oxide-stabilized zirconia oxide (SSZ) can be applied to an electrolyte in an oxygen separation membrane or an oxygen sensor.

更に、例えば、上述した各実施形態及び各実施例においては、酸化ジルコニウムなどの酸化物イオン伝導性に着目して説明したが、上述したような新規な形状の酸化ジルコニウム等は、宝飾品の屈折率や、刃物の強度、電気素子の絶縁・抵抗等などの応用製品の性能をより精密に制御することに寄与する単層又は積層ナノシートとなる。例えば、3mol%酸化イットリウム安定化酸化ジルコニウム(3YSZ)は靭性や強度に優れる強度材として利用することができる。   Furthermore, for example, in each of the above-described embodiments and examples, description has been made by paying attention to oxide ion conductivity such as zirconium oxide. It becomes a single-layer or multi-layer nanosheet that contributes to more precisely controlling the performance of the applied product, such as the rate, the strength of the blade, the insulation / resistance of the electrical element, and the like. For example, 3 mol% yttrium oxide stabilized zirconium oxide (3YSZ) can be used as a strength material having excellent toughness and strength.

1…酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート、2…単層ナノシート、4…積層ナノシート、10,10’,10’’,10’’’,10’’’’,10’’’’’…固体電解質形燃料電池用電解質、10a…酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを用いて形成した固体電解質形燃料電池用電解質、10b…固体電解質形燃料電池用電解質蒸着膜、20…多孔質電極、気孔径…D
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oxide ion conductive oxide nanosheet, 2 ... Single layer nanosheet, 4 ... Laminated nanosheet 10, 10, 10 ', 10'',10''', 10 '''', 10 '''''... Solid Electrolyte fuel cell electrolyte, 10a ... Solid electrolyte fuel cell electrolyte formed using oxide ion conductive oxide nanosheet, 10b ... Solid electrolyte fuel cell electrolyte deposition film, 20 ... Porous electrode, Pore size ... D

Claims (14)

酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法であって、
下記の(工程1)〜(工程3)
(工程1):酸化物イオン伝導性酸化物原料塩と、pH調整剤と、該酸化物イオン伝導性酸化物原料塩及び該pH調整剤から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成するための層形成用添加剤とを含む原料含有液を調製する工程
(工程2):上記(工程1)の後に実施され、上記調製された原料含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体を形成する工程
(工程3):上記(工程2)の後に実施され、上記形成された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート前駆体から酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取する工程
を含むことを特徴とする酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。
A method for producing an oxide ion conductive oxide nanosheet,
The following (Step 1) to (Step 3)
(Step 1): Forming an oxide ion conductive oxide nanosheet precursor from an oxide ion conductive oxide raw material salt, a pH adjuster, the oxide ion conductive oxide raw material salt, and the pH adjuster. Step of preparing a raw material-containing liquid containing a layer forming additive for the above (Step 2): Conducting after the above (Step 1), stirring and mixing the prepared raw material-containing liquid, oxide ion conductivity Step of forming oxide nanosheet precursor (step 3): performed after the above (step 2), and separating the oxide ion conductive oxide nanosheet from the formed oxide ion conductive oxide nanosheet precursor The manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet characterized by including the process to do.
下記の(工程4)〜(工程6)
(工程4):上記(工程3)の後に実施され、上記分取された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートと、該酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートに含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートにおける層間距離を拡大する層間距離拡大用添加剤とを含む酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を調製する工程
(工程5):上記(工程4)の後に実施され、上記調製された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液に含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートの層間距離を拡大させる工程
(工程6):上記(工程5)の後に実施され、上記形成された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取する工程
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。
The following (Step 4) to (Step 6)
(Step 4): composed of the oxide ion conductive oxide nanosheet that is implemented after the above (Step 3), and may be included in the oxide ion conductive oxide nanosheet, and is configured by the oxide ion conductive oxide nanosheet Step of preparing an oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid containing an interlayer distance increasing additive for increasing the interlayer distance in the laminated nanosheet to be performed (Step 5): carried out after the above (Step 4), the above preparation Agitating and mixing the prepared oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid to increase the interlayer distance of the laminated nanosheet composed of single-layer nanosheets that may be included in the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid (Step 6): It is carried out after the above (Step 5), and further includes a step of separating the formed oxide ion conductive oxide nanosheet. Method of manufacturing an oxide ion conductive oxide nanosheets according to claim 1 that.
下記の(工程7)〜(工程9)
(工程7):上記(工程6)の後に実施される、及び/又は上記(工程3)の後であって且つ上記(工程4)の前に実施される、上記分取された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートと、該酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートに含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートにおける層同士を剥離する層剥離用添加剤とを含む酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を調製する工程
(工程8):上記(工程7)の後に実施される、及び/又は上記(工程7)の後であって且つ上記(工程4)の前に実施される、上記調製された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液を撹拌混合して、酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート含有液に含まれる場合がある単層ナノシートから構成される積層ナノシートを単層ナノシートとする工程
(工程9):上記(工程8)の後に実施される、及び/又は上記(工程8)の後であって且つ上記(工程4)の前に実施される、上記形成された酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを分取する工程
を更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。
Following (Step 7) to (Step 9)
(Step 7): The fractionated oxide ions that are carried out after (Step 6) and / or after (Step 3) and before (Step 4). Oxide ion conductivity comprising a conductive oxide nanosheet and a layer peeling additive for peeling layers from each other in a laminated nanosheet composed of a single layer nanosheet that may be contained in the oxide ion conductive oxide nanosheet Step of preparing oxide nanosheet-containing liquid (step 8): performed after the above (step 7) and / or after the above (step 7) and before the above (step 4) The prepared oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid is stirred and mixed to form a laminated nanosheet composed of single-layer nanosheets that may be contained in the oxide ion conductive oxide nanosheet-containing liquid. Step (Step 9): Performed after the above (Step 8) and / or after the above (Step 8) and before the above (Step 4). The method for producing an oxide ion conductive oxide nanosheet according to claim 1, further comprising a step of separating the oxide ion conductive oxide nanosheet.
上記積層ナノシートを構成する単層ナノシート又は単層ナノシートのシート厚み方向の長さが1nm〜10nmであり、シート面方向の最短部の長さが1μm以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。   The single-layer nanosheet constituting the laminated nanosheet or the length of the single-layer nanosheet in the sheet thickness direction is 1 nm to 10 nm, and the length of the shortest portion in the sheet surface direction is 1 μm or more. 4. The method for producing an oxide ion conductive oxide nanosheet according to any one of 3 above. 上記酸化物イオン伝導性酸化物が、酸化ジルコニウム、又は酸化スカンジウム及び酸化イットリウムの少なくとも一方で安定化された酸化ジルコニウムであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。   The oxide oxide conductive oxide is zirconium oxide or zirconium oxide stabilized by at least one of scandium oxide and yttrium oxide, according to any one of claims 1 to 4. Manufacturing method of oxide ion conductive oxide nanosheet. 上記酸化物イオン伝導性酸化物原料塩が、塩化酸化ジルコニウム塩、又は塩化酸化スカンジウム塩及び塩化酸化イットリウム塩の少なくとも一方と塩化酸化ジルコニウム塩との組み合わせに係る塩であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。   2. The oxide ion conductive oxide raw material salt is a salt relating to a chlorinated zirconium oxide salt, or a combination of at least one of a chlorinated scandium oxide salt and a chlorinated yttrium oxide salt and a chlorinated zirconium oxide salt. The manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet of any one term of 1-5. 上記pH調整剤が、ヘキサメチルテトラミン及び/又はアンモニア水を含む塩基であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。   The said pH adjuster is a base containing hexamethyltetramine and / or ammonia water, The manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 上記層形成用添加剤が、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属を含むドデシル硫酸塩であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つの項に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。   The oxide ion conductive oxide according to any one of claims 1 to 7, wherein the layer forming additive is dodecyl sulfate containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal. Manufacturing method of nanosheet. 上記層間距離拡大用添加剤が、炭素数が4以上のアルコール、オレイン酸アルカリ金属塩、オレイン酸アルカリ土類金属塩、ホルムアルデヒド及びテトラブチルアンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1つの項に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。   The interlayer distance increasing additive is at least one selected from the group consisting of alcohols having 4 or more carbon atoms, alkali metal oleates, alkaline earth metal oleates, formaldehyde, and tetrabutylammonium. The manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet as described in any one of Claims 2-8. 上記層剥離用添加剤が、炭素数が4以上のアルコール、オレイン酸アルカリ金属塩、オレイン酸アルカリ土類金属塩、ホルムアルデヒド及びテトラブチルアンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項3〜9のいずれか1つの項に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法。   The layer peeling additive is at least one selected from the group consisting of alcohols having 4 or more carbon atoms, alkali metal oleates, alkaline earth metal oleates, formaldehyde, and tetrabutylammonium. The manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet of any one of Claims 3-9 to do. 請求項1〜10のいずれか1つの項に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートの製造方法により得られたことを特徴とする酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート。   The oxide ion conductive oxide nanosheet obtained by the manufacturing method of the oxide ion conductive oxide nanosheet of any one of Claims 1-10. 単層ナノシート、及び/又は積層ナノシートを構成する単層ナノシートのシート厚み方向の長さが1nm〜10nmであり、シート面方向の最短部の長さが1μm以上であることを特徴とする酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート。   The single-layer nanosheet and / or the single-layer nanosheet constituting the laminated nanosheet has a length in the sheet thickness direction of 1 nm to 10 nm, and the length of the shortest portion in the sheet surface direction is 1 μm or more. Ion conductive oxide nanosheet. 上記酸化物イオン伝導性酸化物が、酸化ジルコニウム、又は酸化スカンジウム及び酸化イットリウムの少なくとも一方で安定化された酸化ジルコニウムであることを特徴とする請求項12に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシート。   The oxide ion conductive oxide nanosheet according to claim 12, wherein the oxide ion conductive oxide is zirconium oxide or zirconium oxide stabilized by at least one of scandium oxide and yttrium oxide. . 請求項11〜13のいずれか1つの項に記載の酸化物イオン伝導性酸化物ナノシートを用いて形成されたことを特徴とする固体酸化物形燃料電池用電解質。   An electrolyte for a solid oxide fuel cell, which is formed using the oxide ion conductive oxide nanosheet according to any one of claims 11 to 13.
JP2012028207A 2012-02-13 2012-02-13 Oxide-ion-conductive oxide nanosheet, manufacturing method for oxide-ion-conductive oxide nanosheet, and electrolyte for solid-oxide fuel cell Pending JP2013163621A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012028207A JP2013163621A (en) 2012-02-13 2012-02-13 Oxide-ion-conductive oxide nanosheet, manufacturing method for oxide-ion-conductive oxide nanosheet, and electrolyte for solid-oxide fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012028207A JP2013163621A (en) 2012-02-13 2012-02-13 Oxide-ion-conductive oxide nanosheet, manufacturing method for oxide-ion-conductive oxide nanosheet, and electrolyte for solid-oxide fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013163621A true JP2013163621A (en) 2013-08-22

Family

ID=49175240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012028207A Pending JP2013163621A (en) 2012-02-13 2012-02-13 Oxide-ion-conductive oxide nanosheet, manufacturing method for oxide-ion-conductive oxide nanosheet, and electrolyte for solid-oxide fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013163621A (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004099383A (en) * 2002-09-10 2004-04-02 Japan Science & Technology Corp Method of manufacturing rare earth oxide phosphor
JP2005220001A (en) * 2004-02-09 2005-08-18 Patent Technology Development Inc Coating liquid for forming metal oxide thin film
JP2007301556A (en) * 2006-04-12 2007-11-22 Univ Nihon Hard film and its manufacturing method
JP2010188549A (en) * 2009-02-16 2010-09-02 Shinshu Univ Method for producing thin composite film comprising nano-sheet and polymer, and thin composite film comprising nano-sheet and polymer
JP2011253627A (en) * 2010-05-31 2011-12-15 National Institute For Materials Science Electrode catalyst for fuel cell and manufacturing method thereof
JP2012255064A (en) * 2011-06-08 2012-12-27 Kumamoto Univ Laminar cerium compound phosphor and method of producing the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004099383A (en) * 2002-09-10 2004-04-02 Japan Science & Technology Corp Method of manufacturing rare earth oxide phosphor
JP2005220001A (en) * 2004-02-09 2005-08-18 Patent Technology Development Inc Coating liquid for forming metal oxide thin film
JP2007301556A (en) * 2006-04-12 2007-11-22 Univ Nihon Hard film and its manufacturing method
JP2010188549A (en) * 2009-02-16 2010-09-02 Shinshu Univ Method for producing thin composite film comprising nano-sheet and polymer, and thin composite film comprising nano-sheet and polymer
JP2011253627A (en) * 2010-05-31 2011-12-15 National Institute For Materials Science Electrode catalyst for fuel cell and manufacturing method thereof
JP2012255064A (en) * 2011-06-08 2012-12-27 Kumamoto Univ Laminar cerium compound phosphor and method of producing the same

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TANIGUCHI, TAKAAKI ET AL: "Intense Photoluminescence from Ceria-Based Nanoscale Lamellar Hybrid", ACS APPL. MATER. INTERFACES, vol. 4, no. 2, JPN6015046498, 18 January 2012 (2012-01-18), pages 1010 - 1015, ISSN: 0003198320 *
TANIGUCHI, TAKAAKI ET AL: "Synthesis and Characterization of Ceria Nanosheets", "JAPAN-TAIWAN 4 UNIVERSITIES JOINT SYMPOSIUM ON MATERIAL SCIENCE FOR NEXTGENERATION ENERGY AND NANO, JPN7015003249, 20 January 2011 (2011-01-20), pages 38 - 39, ISSN: 0003198319 *
TANIGUCHI, TAKAAKI ET AL: "Synthesis and Characterization of Ceria Nanosheets", "次世代エネルギーおよびナノ材料に関する日台4大学ジョイントシンポジウム", JPN7015003248, 20 January 2011 (2011-01-20), pages 1 - 8, ISSN: 0003198318 *
YU, TAEKYUNG ET AL: "Aqueous-Phase Synthesis of Single-Crystal Ceria Nanosheets", ANGEWANDTE CHEMIE, vol. 122, no. 26, JPN6015046501, 10 May 2010 (2010-05-10), pages 4586 - 4589, ISSN: 0003198321 *
金子清太郎,外: "水酸化ジルコニウム層状物質に対する後熱処理検討", 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム講演予稿集, JPN6015046502, 7 September 2011 (2011-09-07), pages 44, ISSN: 0003198322 *
金子清太郎,外: "水酸化ジルコニウム層状物質の剥離によるナノシート作製の検討", セラミックス基礎科学討論会講演要旨集, vol. 第50回記念大会, JPN6015046504, 12 January 2012 (2012-01-12), pages 158, ISSN: 0003198317 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3125358B1 (en) Air electrode for metal-air battery
Ye et al. Highly efficient materials assembly via electrophoretic deposition for electrochemical energy conversion and storage devices
KR102169106B1 (en) Slurry, method for producing solid electrolyte layer, and method for producing all-solid-state battery
Park et al. Porous nanoarchitectures of spinel-type transition metal oxides for electrochemical energy storage systems
Li et al. Hierarchical CoMoO 4@ Co 3 O 4 nanocomposites on an ordered macro-porous electrode plate as a multi-dimensional electrode in high-performance supercapacitors
JP5591526B2 (en) Solid oxide cell and solid oxide cell stack
JP5952540B2 (en) Solid electrolyte material and metal-air all-solid secondary battery using the same
JP6246364B2 (en) Air electrode with separator for metal-air battery
WO2016147720A1 (en) Air electrode, water electrolysis anode, metal air cell, and water electrolysis device
KR20120045411A (en) Spinel type li4ti5o12/reduced graphite oxide(graphene) composite and method for preparing the composite
TW201503456A (en) A ceramic electrolyte material comprising a modified polycrystalline lithium metal phosphate
Kim et al. Additive-free synthesis of Li 4 Ti 5 O 12 nanowire arrays on freestanding ultrathin graphite as a hybrid anode for flexible lithium ion batteries
WO2019009072A1 (en) Negative electrode for all-solid-state batteries and all-solid-state battery provided with same
Kiran et al. Bifunctional electrocatalytic activity of two-dimensional multilayered vanadium carbide (MXene) for ORR and OER
Moreno et al. Fabrication and characterization of ceria-based buffer layers for solid oxide fuel cells
Zhou et al. Novel metal-supported solid oxide fuel cells with impregnated symmetric La0. 6Sr0. 4Fe0. 9Sc0. 1O3− δ electrodes
JP5359499B2 (en) Composite nickel oxide powder material for solid oxide fuel cell, method for producing the same, and fuel electrode material using the same
Ding et al. Enhanced electrochemical properties of Sm 0.2 Ce 0.8 O 1.9 film for SOFC electrolyte fabricated by pulsed laser deposition
Mageto et al. Chemistry and potential candidature of metal-organic frameworks for electrochemical energy storage devices
Chen et al. Hierarchical dual-porosity nanoscale nickel cermet electrode with high performance and stability
Park et al. Mn/Co oxide on Ni foam as a Bifunctional Catalyst for Li–air Cells
Wang et al. Metal-organic frameworks derived (Cu0. 30Co0. 7) Co2O4/CuO composite rectangular pyramid grass as high performance anode materials for lithium ion battery
JP2013163621A (en) Oxide-ion-conductive oxide nanosheet, manufacturing method for oxide-ion-conductive oxide nanosheet, and electrolyte for solid-oxide fuel cell
KR101606020B1 (en) LAYERED POROUS Mn2O3 NANOSHEET AND PREPARING METHOD OF THE SAME
Kim et al. Employment of SnO2: F@ Ni3Sn2/Ni nanoclusters composites as an anode material for lithium-ion batteries

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151028

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151117

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160311