新材料

[1607] Amorphization of Na₃Zr₂Si₂PO₁₂ (NASICON) induced by substitution of sodium ions with protons

^○三宅啓吾¹, 山口拓哉², 西井準治³, 山下俊晴⁴, 川副博司⁴, 小俣孝久² (1.大阪大学, 2.東北大学, 3.北海道大学, 4.川副フロンティアテクノロジー)

司会: 関本英弘(岩手大学)

Keywords:Na⁺イオン伝導体、プロトン伝導体、プロトン注入

Na⁺イオンを電気化学的にH⁺に置換するアルカリ-プロトン置換法（AP置換法）は、固体中に高密度のプロトンを注入する方法の一つである。AP置換法を用いた酸化物ガラス中へのプロトンの注入と、それによるプロトン伝導性の発現がこれまで報告されているが、酸化物結晶へのプロトン注入はこれまで例がない。本研究では、高速Na⁺イオン伝導体であるNa₃Zr₂Si₂PO₁₂(NASICON)への、AP置換法によるプロトンキャリア注入を試みた。AP置換処理後の試料は、プロトン注入極（アノード）近傍でのNa濃度の減少と、OH濃度の増大が観察され、NASICON中でAP置換反応が進行していることが示された。しかし、AP置換の進展速度は非常に遅く、また、IRスペクトルに見られるOH伸縮振動は3500cm^-1以上の高波数に位置しており、注入されたプロトンの移動度は小さく、キャリアとはならないことが示唆された。一方、AP置換が進行している領域のX線回折ではNASICON由来の回折線が消え、ラマンスペクトルではピークのブロード化が認められた。これらは、AP置換された領域でアモルファス化が生じたことを示している。