JPS61286223A - 六方晶系の層状構造を有するビスマス・イツトリウム酸化物Ｂｉ↓２−↓２↓ｘＹ↓２↓ｘＯ↓３（Ｘ＝０．２１５〜０．２３５）およびその製造法 - Google Patents
六方晶系の層状構造を有するビスマス・イツトリウム酸化物Ｂｉ↓２−↓２↓ｘＹ↓２↓ｘＯ↓３（Ｘ＝０．２１５〜０．２３５）およびその製造法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、新規化合物であるＢｉ２−２ｘＹ２工０３（
ｘ＝ ０．２１５〜０．２３５ ）で示される六方晶系
の層状構造を有する化合物およびその製造法に関する。
ｘ＝ ０．２１５〜０．２３５ ）で示される六方晶系
の層状構造を有する化合物およびその製造法に関する。
更に詳しくは酸素イオン伝導体として有用なものであシ
、酸素センサー、燃料電池、酸素ポンプ等への応用が期
待される新規化合物およびその製造法に関する。
、酸素センサー、燃料電池、酸素ポンプ等への応用が期
待される新規化合物およびその製造法に関する。
従来技術
従来、六方晶系の層状構造を有する酸化物として、一般
式Ｂｉ１−ｘＭｘＯ４，ｓ−Ｘ；／２またはＢｉ２−２
ＸＲ２ｘ０５で表わされる固溶体が知られている。Ｍは
Ｏａ 。
式Ｂｉ１−ｘＭｘＯ４，ｓ−Ｘ；／２またはＢｉ２−２
ＸＲ２ｘ０５で表わされる固溶体が知られている。Ｍは
Ｏａ 。
Ｓｒ２＋またはＢａ２＋であシ、ＲはＬａ ５ ＋ 、
ｐｒ ＆ ＋。
ｐｒ ＆ ＋。
Ｎｄ” 、 Ｓｍ３＋等のイオン半径の大なる輔土類イ
オンである。該酸化物は、六方晶系例属する層状構造を
有しておシ、層間に存在する酸素の移動に起ピする酸素
イオン伝導体であることも知られている１゜これら公知
の六方晶系の層状構造を有する酸化；物のうち、代表例
とみなされる ｍ；ｌ Ｂ１０，８７０ ＣａＯ０１３００１，４５５Ｂｉ
Ｓｒ ０ ０．７６５ ０．２３５ １．１ｓａ３Ｂ１０，
８４４ Ｂａｄ、１５６０１．４２２の結晶学的ならび
に物理学的データを第１表Ｋ、−また粉末Ｘ線回折の結
果をＢｉＯ，Ｂ ＢａＯ１ｔ ｏｌ、３の場合について
第２表に示す。
オンである。該酸化物は、六方晶系例属する層状構造を
有しておシ、層間に存在する酸素の移動に起ピする酸素
イオン伝導体であることも知られている１゜これら公知
の六方晶系の層状構造を有する酸化；物のうち、代表例
とみなされる ｍ；ｌ Ｂ１０，８７０ ＣａＯ０１３００１，４５５Ｂｉ
Ｓｒ ０ ０．７６５ ０．２３５ １．１ｓａ３Ｂ１０，
８４４ Ｂａｄ、１５６０１．４２２の結晶学的ならび
に物理学的データを第１表Ｋ、−また粉末Ｘ線回折の結
果をＢｉＯ，Ｂ ＢａＯ１ｔ ｏｌ、３の場合について
第２表に示す。
第 １ 表
いずれも六方晶系に属している。
発明の目的
本発明の目的は、酸素イオン伝導体材料として着用なる
新規化合物ビスマス・イットリウム酸化物およびその製
造法を提供するにある。
新規化合物ビスマス・イットリウム酸化物およびその製
造法を提供するにある。
発明の構成
本発明のビスマス・イットリウム酸化物は、一般式Ｂｉ
、２工Ｙ２ｘＯ，（Ｘ ＝ ０．２１５〜０．２３５
）で示される固溶体である。この固溶領域内のいくつか
の組成について、粉末Ｘ線回折の結果から得られた格子
定数を第３表に示す。
、２工Ｙ２ｘＯ，（Ｘ ＝ ０．２１５〜０．２３５
）で示される固溶体である。この固溶領域内のいくつか
の組成について、粉末Ｘ線回折の結果から得られた格子
定数を第３表に示す。
第３表 Ｂｉ２−２ｘＹ２Ｘ０３の組成と格子定数の変
化また、組成がｘ ＝ ０．２２５であるＢ３１１．５
ｓＹｏ、４ｓ ｏ３における粉末Ｘ線回折パターンを、
面指数（ｈｋｌ）、実測面間隔および相対強度の順に第
４表に示す。
化また、組成がｘ ＝ ０．２２５であるＢ３１１．５
ｓＹｏ、４ｓ ｏ３における粉末Ｘ線回折パターンを、
面指数（ｈｋｌ）、実測面間隔および相対強度の順に第
４表に示す。
第４表 Ｂ’１．５５Ｙ０．４５０３の粉末Ｘ線回折デ
ータ格子定数 ａ ＝ ３．９４７９１ ０ ＝ ２７．２５７ Ｘ 第２表ならびに第４表を比較対照することから明らかな
ように・１本発明における新規な化合物Ｂｉ、２工Ｙ２
工０． （ｘ ＝ ０．２１５〜０．２３５ ）は、公
知の化合物Ｂｉ１−Ｘ’Ｘｏ１，５−１／２あるいはＢ
ｉ２Ｂｉ２−２１Ｒ２と同様、空間群がＲ″″３ｍに属
する大方晶の層状構造であることが判明した。したがっ
て、本発明における新規な化合物Ｂｉ２Ｂｉ２工０．
（ｘ ＝ ０．２１５〜０．２３５ ）は、公知の化合
物Ｂｉ２−２ｘＲ２ｘ”Ｓ中のすべてのＲがＹで置換さ
れた層状構造であ、ることか明らかである。第１図にＢ
ｉ２−２工Ｙ２ｘＯ５（ｘ二０．２１５〜０．２３５
）の結晶構造を示す。大きな白丸は酸素を、小さな黒丸
はビスマスとイツトリウムを、小さな白丸はビスマスを
示している。細線で示した平行六面体は大方晶系の単位
格子を示す。黒丸で示されたビスマスとイツトリウムは
無秩序に分布しており、層内にある８個の酸素にｒ７Ｍ
まれている。
ータ格子定数 ａ ＝ ３．９４７９１ ０ ＝ ２７．２５７ Ｘ 第２表ならびに第４表を比較対照することから明らかな
ように・１本発明における新規な化合物Ｂｉ、２工Ｙ２
工０． （ｘ ＝ ０．２１５〜０．２３５ ）は、公
知の化合物Ｂｉ１−Ｘ’Ｘｏ１，５−１／２あるいはＢ
ｉ２Ｂｉ２−２１Ｒ２と同様、空間群がＲ″″３ｍに属
する大方晶の層状構造であることが判明した。したがっ
て、本発明における新規な化合物Ｂｉ２Ｂｉ２工０．
（ｘ ＝ ０．２１５〜０．２３５ ）は、公知の化合
物Ｂｉ２−２ｘＲ２ｘ”Ｓ中のすべてのＲがＹで置換さ
れた層状構造であ、ることか明らかである。第１図にＢ
ｉ２−２工Ｙ２ｘＯ５（ｘ二０．２１５〜０．２３５
）の結晶構造を示す。大きな白丸は酸素を、小さな黒丸
はビスマスとイツトリウムを、小さな白丸はビスマスを
示している。細線で示した平行六面体は大方晶系の単位
格子を示す。黒丸で示されたビスマスとイツトリウムは
無秩序に分布しており、層内にある８個の酸素にｒ７Ｍ
まれている。
小さな丸で示されたビスマスは、層内にある４個の酸素
に配位している。図には示されていないが、位置の特定
化できぬ酸素が空白で示された層間に存−在しておシ、
この酸素が伝導に寄与している。
に配位している。図には示されていないが、位置の特定
化できぬ酸素が空白で示された層間に存−在しておシ、
この酸素が伝導に寄与している。
本発明の大方晶系の層状構造を有するビスマス・イット
リウム酸化物Ｂｉ２Ｂｉ２工０３（ｘ ＝ ０．２１５
〜０．２３５ ）は、酸素イオン伝導体として有用なも
のであシ、酸素センサー、燃料電池、酸素ポンプ等への
応用が期待される。
リウム酸化物Ｂｉ２Ｂｉ２工０３（ｘ ＝ ０．２１５
〜０．２３５ ）は、酸素イオン伝導体として有用なも
のであシ、酸素センサー、燃料電池、酸素ポンプ等への
応用が期待される。
本発明における新規ビスマス・イットリウム酸化物の組
成がｘ ＝ ０．２３５であるＢｉｌ、ｓｓ ＹＯ，４
７０ｓの電気伝導度は６００℃で１０−２°４Ω−１０
渭−１であシ、イツトリウム安定化ジルコニア（ＺｒＯ
２）０．９ （Ｙ２Ｏ２）０．１に匹敵するものであっ
た。
成がｘ ＝ ０．２３５であるＢｉｌ、ｓｓ ＹＯ，４
７０ｓの電気伝導度は６００℃で１０−２°４Ω−１０
渭−１であシ、イツトリウム安定化ジルコニア（ＺｒＯ
２）０．９ （Ｙ２Ｏ２）０．１に匹敵するものであっ
た。
本発明の六方晶系の層状構造を有するビスマス・イット
リウム酸化物Ｂｉ２−２工Ｙ２ｘＯ，（Ｘ ＝ ０．２
１５〜０．２３５ ）は、次の方法によって製造し得ら
れる。
リウム酸化物Ｂｉ２−２工Ｙ２ｘＯ，（Ｘ ＝ ０．２
１５〜０．２３５ ）は、次の方法によって製造し得ら
れる。
酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）もしくは、加熱されること
Ｋよシ酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）に分解される化合物
と、酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ３）もしくは、加熱され
ることＫよシ分解されて酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）
を生ずる化合物とを、酸化イツ） ＩＪウム（Ｙ２Ｏ３
）の割合が２１．５〜２３．５モル％になるように混合
して、７２０℃以下の温度で大気中で加蔦すること罠よ
って製造することができる。
Ｋよシ酸化ビスマス（Ｂｉ２０３）に分解される化合物
と、酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ３）もしくは、加熱され
ることＫよシ分解されて酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）
を生ずる化合物とを、酸化イツ） ＩＪウム（Ｙ２Ｏ３
）の割合が２１．５〜２３．５モル％になるように混合
して、７２０℃以下の温度で大気中で加蔦すること罠よ
って製造することができる。
本発明の大方晶系の層状構造を有するビスマス・イット
リウム酸化物Ｂｉ２−２ｘＹ２ｘＯ，（ｘ ＝ ０．２
１５〜０．２３５ ）は、第２図に示すように約７２０
℃で容易に相転移を起こし面心立方晶の結晶構造をもつ
が、この立方晶の構造は７２０℃以下に奄たらしても六
方晶へは容易に転移せず、その転移速度は非常に緩慢で
ある。したがって、７２０℃よシ高い温度にもたらすと
目的とする大方晶系のビスマス・イットリウム酸化物を
得ることはできない。
リウム酸化物Ｂｉ２−２ｘＹ２ｘＯ，（ｘ ＝ ０．２
１５〜０．２３５ ）は、第２図に示すように約７２０
℃で容易に相転移を起こし面心立方晶の結晶構造をもつ
が、この立方晶の構造は７２０℃以下に奄たらしても六
方晶へは容易に転移せず、その転移速度は非常に緩慢で
ある。したがって、７２０℃よシ高い温度にもたらすと
目的とする大方晶系のビスマス・イットリウム酸化物を
得ることはできない。
本発明の新規化合物は従来のＢｉ１□Ｍｘ０１．５□７
２゜及びＢｉ２−２ｘＲ２□０３とは、前記７２０℃以
上では大方晶系の層状構造から面心立方晶系の結晶構造
へ相転移する点で、その様相を異にしている。
２゜及びＢｉ２−２ｘＲ２□０３とは、前記７２０℃以
上では大方晶系の層状構造から面心立方晶系の結晶構造
へ相転移する点で、その様相を異にしている。
実施例
純度９９．９％以上の酸化ビスマス（Ｂｉ２０３） 粉
末と純度９９．９％以上の酸化イツトリウム（ｙ２ｏ、
）一ルを加えて充分に混合し、平均粒径４４μ以下の゛
′微粉末混合物を得た。
末と純度９９．９％以上の酸化イツトリウム（ｙ２ｏ、
）一ルを加えて充分に混合し、平均粒径４４μ以下の゛
′微粉末混合物を得た。
当該混合物を白金ルツボにそう人し、カンタル線発熱体
竪型電気炉中に静置し、室温から加温をはじめ、当該ル
ツボが６５０℃に達したのち、当該電気炉をこの温度に
保った。二時間後、当該〜］ツボを当該電気炉から取り
出し、当該新規ビ責マ。
竪型電気炉中に静置し、室温から加温をはじめ、当該ル
ツボが６５０℃に達したのち、当該電気炉をこの温度に
保った。二時間後、当該〜］ツボを当該電気炉から取り
出し、当該新規ビ責マ。
スーイットリウム酸化物Ｂｉ２−２．Ｙ２Ｘ０３ （ｘ
＝ ０．２１５〜０．２３５ ）を製造した。
＝ ０．２１５〜０．２３５ ）を製造した。
また、当該新規Ｂｉ、２ｘＹ２ｘＯ３（ｘ ＝ ０．２
１５〜０．２３５ ）を炭化タングステン族の金型を用
いて。
１５〜０．２３５ ）を炭化タングステン族の金型を用
いて。
円板状圧縮体に成型した後、当該成型体を白金ルツボ中
に静置し、カンタル線発熱体竪型電気炉中で６５０℃で
２４時間仮焼し、円板状焼結体を得た。
に静置し、カンタル線発熱体竪型電気炉中で６５０℃で
２４時間仮焼し、円板状焼結体を得た。
当該焼結円板の両面に銀ペーストを塗付して電極とした
のち、直流二端子法によって電気抵抗を測定し、当該測
定値から電気伝導度を算出した。
のち、直流二端子法によって電気抵抗を測定し、当該測
定値から電気伝導度を算出した。
当該焼結体円板の温度変化に伴う、電気伝導度の変化を
第３図に示す。すなわち、当該曲線では温度上昇ととも
に電気伝導度も増加しており、その傾向ならびに電気伝
導度の値も公知の大方晶系ｄ′層状構造を有する酸素イ
オン伝導体について報告されたものと類似しておシ、と
シわけ第１表に示したＢ１０Ｊ７ ＣａＯ，ｉ！Ｉ Ｏ
ｌ、４！１５の場合と同等であった。
第３図に示す。すなわち、当該曲線では温度上昇ととも
に電気伝導度も増加しており、その傾向ならびに電気伝
導度の値も公知の大方晶系ｄ′層状構造を有する酸素イ
オン伝導体について報告されたものと類似しておシ、と
シわけ第１表に示したＢ１０Ｊ７ ＣａＯ，ｉ！Ｉ Ｏ
ｌ、４！１５の場合と同等であった。
したがって、本発明における新規の大方晶系の層状構造
を有するビスマス・イットリウム酸化物Ｂｉ２−２工Ｙ
２Ｘｏ３（Ｘ＝０．２１５〜０．２３５）も酸素イオン
伝導体であることがわかる。
を有するビスマス・イットリウム酸化物Ｂｉ２−２工Ｙ
２Ｘｏ３（Ｘ＝０．２１５〜０．２３５）も酸素イオン
伝導体であることがわかる。
発明の効果
本発明は酸素イオン伝導体として實用な新規物質を提供
し得た優れた効果を奏し得られる。
し得た優れた効果を奏し得られる。
第１図は、本発明のＢｉ、２−２ｘＹ２ｘＯ，（ｘ ＝
０．２１５〜０．２３５ ）の結晶構造を示す。 第２図は、本発明のＢｉ２−２ｘＹ２ＸＯ５（ｘ＝０．
２１５〜０．２３５ ）の示差熱分析曲線を示す。 第３図は、本発明のＢｉ２−２工Ｙ２Ｘ０５（ｘ＝０．
２１５〜０．２３５ ）の温度′−電気伝導度曲線を示
す。 特許出願人 科学技術庁無機材質研究所長後 藤
優 第 １ 図
０．２１５〜０．２３５ ）の結晶構造を示す。 第２図は、本発明のＢｉ２−２ｘＹ２ＸＯ５（ｘ＝０．
２１５〜０．２３５ ）の示差熱分析曲線を示す。 第３図は、本発明のＢｉ２−２工Ｙ２Ｘ０５（ｘ＝０．
２１５〜０．２３５ ）の温度′−電気伝導度曲線を示
す。 特許出願人 科学技術庁無機材質研究所長後 藤
優 第 １ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）一般式Ｂｉ＿２＿−＿２＿ｘＹ＿２＿ｘＯ＿３（ｘ
＝０．２１５〜０．２３５）で示される六方晶系の層状
構造を有するビスマス・イットリウム酸化物。 ２）酸化ビスマス（Ｂｉ＿２Ｏ＿３）もしくは、加熱さ
れることにより酸化ビスマス（Ｂｉ＿２Ｏ＿３）に分解
される化合物と、酸化イットリウム（Ｙ＿２Ｏ＿３）も
しくは、加熱されることにより分解されて酸化イットリ
ウム（Ｙ＿２Ｏ＿３）を生ずる化合物とを酸化イットリ
ウム（Ｙ＿２Ｏ＿３）の割合が２１．５〜２３．５モル
％になるように混合して、７２０℃以下の温度で大気中
で加熱することを特徴とするＢｉ＿２＿−＿２＿ｘＹ＿
２＿ｘＯ＿３（ｘ＝０．２１５〜０．２３５）で示され
る六方晶系の層状構造を有するビスマス・イットリウム
酸化物の製造法。 ３）一般式Ｂｉ＿２＿−＿２＿ｘＹ＿２＿ｘＯ＿３（ｘ
＝０．２１５〜０．２３５）で示される六方晶系の層状
構造を有するビスマス・イットリウム酸化物からなる酸
素イオン伝導材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60126447A JPS61286223A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | 六方晶系の層状構造を有するビスマス・イツトリウム酸化物Ｂｉ↓２−↓２↓ｘＹ↓２↓ｘＯ↓３（Ｘ＝０．２１５〜０．２３５）およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60126447A JPS61286223A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | 六方晶系の層状構造を有するビスマス・イツトリウム酸化物Ｂｉ↓２−↓２↓ｘＹ↓２↓ｘＯ↓３（Ｘ＝０．２１５〜０．２３５）およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61286223A true JPS61286223A (ja) | 1986-12-16 |
| JPH0220571B2 JPH0220571B2 (ja) | 1990-05-09 |
Family
ID=14935438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60126447A Granted JPS61286223A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | 六方晶系の層状構造を有するビスマス・イツトリウム酸化物Ｂｉ↓２−↓２↓ｘＹ↓２↓ｘＯ↓３（Ｘ＝０．２１５〜０．２３５）およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61286223A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1061176C (zh) * | 1989-12-27 | 2001-01-24 | 标准石油公司 | 用于使耗氧气体与含氧气体反应的电化学反应器 |
| JP2010095396A (ja) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Tokan Material Technology Co Ltd | レーザーマーキング用酸化ビスマス系添加剤およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-06-11 JP JP60126447A patent/JPS61286223A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1061176C (zh) * | 1989-12-27 | 2001-01-24 | 标准石油公司 | 用于使耗氧气体与含氧气体反应的电化学反应器 |
| JP2010095396A (ja) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Tokan Material Technology Co Ltd | レーザーマーキング用酸化ビスマス系添加剤およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0220571B2 (ja) | 1990-05-09 |
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