JP4649588B2 - ビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 - Google Patents
ビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4649588B2 JP4649588B2 JP2004318110A JP2004318110A JP4649588B2 JP 4649588 B2 JP4649588 B2 JP 4649588B2 JP 2004318110 A JP2004318110 A JP 2004318110A JP 2004318110 A JP2004318110 A JP 2004318110A JP 4649588 B2 JP4649588 B2 JP 4649588B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bismuth
- terbium
- oxide
- tungsten oxide
- solid solution
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
本発明は、面心立方晶系の構造を有する一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3(0.22＜ｘ＜0.58、0
.35＜ｙ＜0.65、0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示されるビスマス・テルビウム
・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法に関する。
.35＜ｙ＜0.65、0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示されるビスマス・テルビウム
・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法に関する。
従来、酸化ビスマスの高温安定相（δ-Bi2O3と命名されている）は酸素が２５ａｔ％欠
損した蛍石型の面心立方晶系の構造をもつ、優れた酸化物イオン伝導体であることが知ら
れているが、その安定温度領域が７３０〜８２５℃と狭く、かつ還元され易い等の欠点を
有するために、他の酸化物を添加することにより、安定温度領域を室温付近まで低下させ
る安定化の試みがなされた(例えば、特許文献１）。
損した蛍石型の面心立方晶系の構造をもつ、優れた酸化物イオン伝導体であることが知ら
れているが、その安定温度領域が７３０〜８２５℃と狭く、かつ還元され易い等の欠点を
有するために、他の酸化物を添加することにより、安定温度領域を室温付近まで低下させ
る安定化の試みがなされた(例えば、特許文献１）。
特に、希土類酸化物（Ln2O3）を添加したBi2O3-Ln2O3の二成分系が広く検討された。そ
の結果、得られた蛍石型構造の面心立方晶の相は低温領域では準安定であるが、高い酸化
物イオン伝導を示すことが認められた。既往の酸化物イオン伝導体として有名な安定化ジ
ルコニアも酸素欠損した蛍石型の面心立方晶系構造を有しており、隙間の多い蛍石型の面
心立方構造と酸化物イオン伝導の関連性もまた種々検討されてきた。
特許第３４４３６３８号公報
の結果、得られた蛍石型構造の面心立方晶の相は低温領域では準安定であるが、高い酸化
物イオン伝導を示すことが認められた。既往の酸化物イオン伝導体として有名な安定化ジ
ルコニアも酸素欠損した蛍石型の面心立方晶系構造を有しており、隙間の多い蛍石型の面
心立方構造と酸化物イオン伝導の関連性もまた種々検討されてきた。
本発明者は、酸化ビスマス（Bi2O3）を基本とする酸化物イオン伝導体を探索する目的
で、添加酸化物として酸化テルビウム（Tb2O3）と酸化タングステン（WO3）を用いた三成
分系について検討した。
で、添加酸化物として酸化テルビウム（Tb2O3）と酸化タングステン（WO3）を用いた三成
分系について検討した。
その結果、一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3 (0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、0＜ｚ＜0.3
、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示されるビスマス・テルビウム・タングステン酸化物は面心
立方晶系の構造を有する比較的組成領域の広い固溶体を形成するが、意外にも、従来の面
心立方晶系に属するビスマス複酸化物と異なって酸化物イオン伝導ではなく、電子あるい
はホール伝導に起因する良好な電気伝導性を呈することを発見した。
、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示されるビスマス・テルビウム・タングステン酸化物は面心
立方晶系の構造を有する比較的組成領域の広い固溶体を形成するが、意外にも、従来の面
心立方晶系に属するビスマス複酸化物と異なって酸化物イオン伝導ではなく、電子あるい
はホール伝導に起因する良好な電気伝導性を呈することを発見した。
すなわち、本発明は、一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3 (0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、
0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示される面心立方晶系の構造を有するビスマス・
テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなることを特徴とする電気伝導材料である。
本発明のビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料は、例
えばx=0.375、y=0.575、z=0.05 の組成では１５０℃における電気伝導度が１０-4S cm-1
、２５０℃では１０-3 S cm-1であり、図１に示されるように半導体特性を有している。
0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示される面心立方晶系の構造を有するビスマス・
テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなることを特徴とする電気伝導材料である。
本発明のビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料は、例
えばx=0.375、y=0.575、z=0.05 の組成では１５０℃における電気伝導度が１０-4S cm-1
、２５０℃では１０-3 S cm-1であり、図１に示されるように半導体特性を有している。
本発明のビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料は、
以下の手順で製造することができる。すなわち、酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは加熱され
ることにより酸化ビスマスに分解される化合物と、酸化テルビウム(Tb2O3)もしくは加熱
されることにより酸化テルビウムに分解される化合物と、さらに、酸化タングステン(WO3
)もしくは加熱されることにより酸化タングステンに分解される化合物とを、その割合が
モル比でBi2O3:Tb2O3:WO3がｘ：ｙ：ｚ（ここで、0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、0＜
ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）となるように秤量・混合した出発原料を空気中或いは
酸化雰囲気下で９００℃以上１３００℃未満の温度で加熱し、固相反応させることにより
得られる。９００℃未満の温度では固相反応が進まず、１３００℃を越えるとビスマスの
蒸発が生じる恐れがある。望ましくは１１００℃の温度である。
以下の手順で製造することができる。すなわち、酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは加熱され
ることにより酸化ビスマスに分解される化合物と、酸化テルビウム(Tb2O3)もしくは加熱
されることにより酸化テルビウムに分解される化合物と、さらに、酸化タングステン(WO3
)もしくは加熱されることにより酸化タングステンに分解される化合物とを、その割合が
モル比でBi2O3:Tb2O3:WO3がｘ：ｙ：ｚ（ここで、0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、0＜
ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）となるように秤量・混合した出発原料を空気中或いは
酸化雰囲気下で９００℃以上１３００℃未満の温度で加熱し、固相反応させることにより
得られる。９００℃未満の温度では固相反応が進まず、１３００℃を越えるとビスマスの
蒸発が生じる恐れがある。望ましくは１１００℃の温度である。
加熱されることにより酸化ビスマスに分解される化合物としては、例えば、硝酸ビスマ
ス（Bi(NO3)3）が挙げられる。加熱されることにより酸化テルビウムに分解される化合物
としては、例えば、テルビウム酸化物(Tb4O7)が挙げられる。加熱されることにより酸化
タングステンに分解される化合物としては、例えば、タングステン酸アンモニウム((NH4)
10W12O41)が挙げられる。
ス（Bi(NO3)3）が挙げられる。加熱されることにより酸化テルビウムに分解される化合物
としては、例えば、テルビウム酸化物(Tb4O7)が挙げられる。加熱されることにより酸化
タングステンに分解される化合物としては、例えば、タングステン酸アンモニウム((NH4)
10W12O41)が挙げられる。
上記のＢｉ2xＴｂ2yＷzＯ3セラミックの電気伝導度は組成ｘ、ｙ、ｚの値によって変化
する。代表的な組成の電気伝導度（Scm-1の常用対数値）の１５０℃、２５０℃、３５０
℃、４５０℃での値を表１に掲げる。
する。代表的な組成の電気伝導度（Scm-1の常用対数値）の１５０℃、２５０℃、３５０
℃、４５０℃での値を表１に掲げる。
次に本発明の実施例を示す。
純度がいずれも、９９．９％以上の酸化ビスマス(Bi2O3)、テルビウム酸化物(Tb4O7)、
酸化タングステン(WO3)の粉末を、Bi2O3：Tb2O3：WO3がモル比で３７．５：５７．５：５
．０となるように秤量し、メノウ乳鉢中で十分に混合した。この混合物を白金ルツボに充
填し、電気炉を用い空気中で室温から加熱し始め１１００℃で５３時間保った後、ルツボ
を電気炉から取り出した。
純度がいずれも、９９．９％以上の酸化ビスマス(Bi2O3)、テルビウム酸化物(Tb4O7)、
酸化タングステン(WO3)の粉末を、Bi2O3：Tb2O3：WO3がモル比で３７．５：５７．５：５
．０となるように秤量し、メノウ乳鉢中で十分に混合した。この混合物を白金ルツボに充
填し、電気炉を用い空気中で室温から加熱し始め１１００℃で５３時間保った後、ルツボ
を電気炉から取り出した。
図２に示すように、生成物の粉末Ｘ線回折パターンは面心立方晶系の酸化物固溶体の構
造を示した。電気伝導度測定用試料として、合成された37.5Bi2O3・57.5Tb2O3・5WO3、す
なわち、一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3(x=0.375,ｙ=0.575,ｚ=0.05)で表せる組成の粉末を直
径１０ｍｍの金型を使用して厚さ３ｍｍの圧粉円盤体を作製し、その圧粉体をさらに２０
０ＭＰａの静水圧で等方的に圧縮した後、電気炉中で１２００℃で２９時間加熱焼結した
。この焼結体の両面に金ペーストを塗布して電極とし、交流インピーダンス法の電気伝導
度測定用試料とした。電気炉中に設置した試料の電気抵抗を１５０℃から７００℃まで２
０℃の温度間隔で昇温と降温過程で測定した。その結果は図１に示すように良好な半導性
電気伝導を示した。
造を示した。電気伝導度測定用試料として、合成された37.5Bi2O3・57.5Tb2O3・5WO3、す
なわち、一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3(x=0.375,ｙ=0.575,ｚ=0.05)で表せる組成の粉末を直
径１０ｍｍの金型を使用して厚さ３ｍｍの圧粉円盤体を作製し、その圧粉体をさらに２０
０ＭＰａの静水圧で等方的に圧縮した後、電気炉中で１２００℃で２９時間加熱焼結した
。この焼結体の両面に金ペーストを塗布して電極とし、交流インピーダンス法の電気伝導
度測定用試料とした。電気炉中に設置した試料の電気抵抗を１５０℃から７００℃まで２
０℃の温度間隔で昇温と降温過程で測定した。その結果は図１に示すように良好な半導性
電気伝導を示した。
本発明のビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料は、
良好な電気伝導性を示すことから、電極、センサー、触媒等の材料としての用途を有する
。
良好な電気伝導性を示すことから、電極、センサー、触媒等の材料としての用途を有する
。
Claims (2)
- 面心立方晶系の構造を有する一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3(0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.6
5、0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示されるビスマス・テルビウム・タングステン
酸化物固溶体からなる電気伝導材料。 - 酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは加熱されることにより酸化ビスマスに分解される化合物と
、酸化テルビウム(Tb2O3)もしくは加熱されることにより酸化テルビウムに分解される化
合物と、さらに、酸化タングステン(WO3)もしくは加熱されることにより酸化タングステ
ンに分解される化合物とを、その割合がモル比でBi2O3:Tb2O3:WO3がｘ：ｙ：ｚ（ここで
、0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）となるように
秤量・混合した出発原料を空気中或いは酸化雰囲気下で９００℃以上の温度で加熱するこ
とにより、一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3(0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、0＜ｚ＜0.3、
但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示される面心立方晶系の構造を有する電気伝導性ビスマス・テ
ルビウム・タングステン酸化物固溶体を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004318110A JP4649588B2 (ja) | 2003-11-21 | 2004-11-01 | ビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003392261 | 2003-11-21 | ||
| JP2004318110A JP4649588B2 (ja) | 2003-11-21 | 2004-11-01 | ビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005170783A JP2005170783A (ja) | 2005-06-30 |
| JP4649588B2 true JP4649588B2 (ja) | 2011-03-09 |
Family
ID=34742034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004318110A Expired - Fee Related JP4649588B2 (ja) | 2003-11-21 | 2004-11-01 | ビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4649588B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4604247B2 (ja) * | 2005-07-25 | 2011-01-05 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | テルビウム・ビスマス・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 |
| CN113620707A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-11-09 | 桐乡清锋科技有限公司 | 一种用于功率型压电元件的稀土掺杂铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及其制备工艺 |
| CN117049871B (zh) * | 2023-09-04 | 2024-05-17 | 桂林理工大学 | 一种氧化铋基中低熵氧离子导体材料及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08133740A (ja) * | 1994-11-11 | 1996-05-28 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 体心立方晶系構造のビスマス希土類酸化物固溶体と その製造方法 |
| JP2001010866A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-16 | Nippon Shokubai Co Ltd | セラミックシート及びその製法 |
| JP2002015757A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Nippon Shokubai Co Ltd | 固体電解質膜形成用スラリーおよびこれを用いた固体電解質膜 |
| JP3443638B2 (ja) * | 2000-01-11 | 2003-09-08 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 酸化物イオン伝導体用ビスマス・タングステン・コバルト酸化物系およびビスマス・タングステン・ニオブ酸化物系の固溶体およびその製造法 |
| JP2007035346A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | National Institute For Materials Science | テルビウム・ビスマス・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 |
-
2004
- 2004-11-01 JP JP2004318110A patent/JP4649588B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08133740A (ja) * | 1994-11-11 | 1996-05-28 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 体心立方晶系構造のビスマス希土類酸化物固溶体と その製造方法 |
| JP2001010866A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-16 | Nippon Shokubai Co Ltd | セラミックシート及びその製法 |
| JP3443638B2 (ja) * | 2000-01-11 | 2003-09-08 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 酸化物イオン伝導体用ビスマス・タングステン・コバルト酸化物系およびビスマス・タングステン・ニオブ酸化物系の固溶体およびその製造法 |
| JP2002015757A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-01-18 | Nippon Shokubai Co Ltd | 固体電解質膜形成用スラリーおよびこれを用いた固体電解質膜 |
| JP2007035346A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | National Institute For Materials Science | テルビウム・ビスマス・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005170783A (ja) | 2005-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4931214A (en) | Oxidic bodies with ionic and electronic conductivity | |
| EP0523696A1 (en) | Mixed ionic conductors and the preparation thereof | |
| RU2689155C2 (ru) | Первоскитная структура, способ ее получения, электрод для топливного элемента, содержащий перовскитную структуру, и батарея топливных элементов, содержащих перовскитную структуру | |
| JP3927663B2 (ja) | 混合イオン電導体 | |
| JP4649588B2 (ja) | ビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 | |
| JP4604247B2 (ja) | テルビウム・ビスマス・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法 | |
| EP0286503A1 (fr) | Perovskites oxyazotées conductrices, leur préparation et leur utilisation notamment comme matériau d'électrode | |
| JP4574628B2 (ja) | 混合イオン電導体 | |
| JPH10500487A (ja) | アルカリ土類がドープされたランタンフェライトからなる酸素センサ | |
| JP4788867B2 (ja) | ビスマス・エルビウム・タングステン酸化物固溶体の粉末からなる酸化物イオン伝導材料及びその製造方法 | |
| TW200417517A (en) | Manufacturing method to improve oxygen ion conductivity | |
| JPH08231223A (ja) | 熱電変換材料 | |
| Kale et al. | Phase relations and thermodynamic properties of compounds in the pseudobinary system BaO-Y2O3 | |
| JP4635254B2 (ja) | ビスマス・エルビウム・ニオブ酸化物固溶体からなる酸化物イオン伝導材料及びその製造方法 | |
| JP6478223B2 (ja) | イットリウム含有オキシアパタイト型ランタン・ゲルマネートセラミックス | |
| JP4925034B2 (ja) | ビスマス・エルビウム・モリブデン酸化物固溶体からなる酸化物イオン伝導材料及びその製造方法 | |
| JPH10291857A (ja) | 高電気比抵抗ＳｉＣ焼結体 | |
| JPH09295866A (ja) | 混合イオン導電体 | |
| Kostogloudis et al. | Thermal expansion and electrical conductivity of (Bi2O3) 1− x (Pr2O113) x solid electrolytes | |
| JP4181359B2 (ja) | 窒化アルミニウム焼結体、及びその製造方法、並びに窒化アルミニウム焼結体を用いた電極内蔵型サセプタ | |
| JP3443638B2 (ja) | 酸化物イオン伝導体用ビスマス・タングステン・コバルト酸化物系およびビスマス・タングステン・ニオブ酸化物系の固溶体およびその製造法 | |
| Miller | High density sintering of pure barium titanate | |
| JPH08242021A (ja) | 熱電変換材料の製造方法 | |
| JPH08253363A (ja) | ＢａＣｅＯ３系イオン伝導性セラミックス及びその製造方法 | |
| JP2704194B2 (ja) | 黒色窒化アルミニウム焼結体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071031 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071212 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100913 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100921 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101116 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101117 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131224 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131224 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |