JPH08188466A - 導電性セラミックス及びその製造法 - Google Patents
導電性セラミックス及びその製造法Info
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- JPH08188466A JPH08188466A JP7002024A JP202495A JPH08188466A JP H08188466 A JPH08188466 A JP H08188466A JP 7002024 A JP7002024 A JP 7002024A JP 202495 A JP202495 A JP 202495A JP H08188466 A JPH08188466 A JP H08188466A
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- Japan
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- temperature
- ionic conductivity
- present
- conductive ceramics
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ba2In2O5を基としブラウンミラ−ライ
ト構造のBサイト(Inサイト)への添加物に工夫を凝
らすことによって、より低い温度まで酸素欠陥を無秩序
配列させて、従来イオン導電率が著しく低かった温度領
域でのイオン導電率を改善した導電性セラミックスを提
供する。 【構成】 Ba−In−Ti−Oで表される酸化物セラ
ミックであって、Ba、In、Tiのモル比が Ba:In:Ti=1:1−x:x(0<x≦0.5) である導電性セラミックス、及びその製造法。
ト構造のBサイト(Inサイト)への添加物に工夫を凝
らすことによって、より低い温度まで酸素欠陥を無秩序
配列させて、従来イオン導電率が著しく低かった温度領
域でのイオン導電率を改善した導電性セラミックスを提
供する。 【構成】 Ba−In−Ti−Oで表される酸化物セラ
ミックであって、Ba、In、Tiのモル比が Ba:In:Ti=1:1−x:x(0<x≦0.5) である導電性セラミックス、及びその製造法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Ba−In−Ti−O
で表される酸化物セラミックスからなる導電性セラミッ
クスに関するものである。
で表される酸化物セラミックスからなる導電性セラミッ
クスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】Ba2In2O5は、ブラウンミラーライ
ト型化合物(一般式A2B2O5)の一種であり、930
℃程度に酸素欠陥の秩序−無秩序転移点があり、この温
度より高い温度では酸素欠陥が無秩序配列して欠陥ペロ
ブスカイト型の立方晶構造となり、イオン導電率が該転
移点より低い温度におけるそれにくらべて数十倍である
ことが知られている(J.B.Goodenough,
J.E.Ruiz−Diag and Y.S.Zhe
n、Solid State Ionics,44,2
1−31(1990))。
ト型化合物(一般式A2B2O5)の一種であり、930
℃程度に酸素欠陥の秩序−無秩序転移点があり、この温
度より高い温度では酸素欠陥が無秩序配列して欠陥ペロ
ブスカイト型の立方晶構造となり、イオン導電率が該転
移点より低い温度におけるそれにくらべて数十倍である
ことが知られている(J.B.Goodenough,
J.E.Ruiz−Diag and Y.S.Zhe
n、Solid State Ionics,44,2
1−31(1990))。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したようにBa2
In2O5は酸素欠陥の秩序−無秩序転移点以下の温度で
は良好なイオン導電率が得られないという問題があっ
た。
In2O5は酸素欠陥の秩序−無秩序転移点以下の温度で
は良好なイオン導電率が得られないという問題があっ
た。
【0004】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、Ba2In2O5を基としブラウ
ンミラ−ライト構造のBサイト(Inサイト)への添加
物に工夫を凝らすことによって、従来イオン導電率が著
しく低かった温度領域でのイオン導電率を改善した導電
性セラミックスを提供するものである。
のであり、その目的は、Ba2In2O5を基としブラウ
ンミラ−ライト構造のBサイト(Inサイト)への添加
物に工夫を凝らすことによって、従来イオン導電率が著
しく低かった温度領域でのイオン導電率を改善した導電
性セラミックスを提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、Ba−In−
Ti−Oで表される酸化物セラミックスが、Ba2In2
O5ではイオン導電率が著しく低かった温度領域でのイ
オン導電率を改善できることを見出だし本発明を完成す
るに至った。
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、Ba−In−
Ti−Oで表される酸化物セラミックスが、Ba2In2
O5ではイオン導電率が著しく低かった温度領域でのイ
オン導電率を改善できることを見出だし本発明を完成す
るに至った。
【0006】すなわち本発明は、Ba−In−Ti−O
で表される酸化物セラミックであって、Ba、In、T
iのモル比が Ba:In:Ti=1:1−x:x(0<x≦0.5) であることを特徴とする導電性セラミックス、及びその
製造法である。
で表される酸化物セラミックであって、Ba、In、T
iのモル比が Ba:In:Ti=1:1−x:x(0<x≦0.5) であることを特徴とする導電性セラミックス、及びその
製造法である。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】本発明の導電性セラミックスは、Tiの割
合すなわちxの値を0から上げていくにつれ、酸素欠陥
の秩序−無秩序転移点が低下していき、ついには該転移
点は室温以下となり、xが0.1〜0.5の範囲で確実
に該転移点が室温以下が維持された立方晶系欠陥ペロブ
スカイト構造となる。。
合すなわちxの値を0から上げていくにつれ、酸素欠陥
の秩序−無秩序転移点が低下していき、ついには該転移
点は室温以下となり、xが0.1〜0.5の範囲で確実
に該転移点が室温以下が維持された立方晶系欠陥ペロブ
スカイト構造となる。。
【0009】しかしながら、xの値が0.1を超えると
酸素欠陥が徐々に秩序配列化していき、xの値が0.5
を超えると十分な効果が得られなくなる。したがって、
酸素欠陥の秩序−無秩序転移点をBa2In2O5よりも
低くしてかつイオン導電率の高いものとするには、xは
0より大きく0.5以下でなければならず、酸素欠陥の
秩序−無秩序転移点を室温以下にするにはxは0.1〜
0.5の範囲が好ましく、格子体積をBa2In2O5よ
りも大きくするにはxは0.02〜0.25の範囲が好
ましい。特に結晶系が立方晶系からなり、X線回折によ
り回折角が20°から60°の間に、(110)、(2
00)及び(211)面の代表的な回折線、又は(11
0)、(111)、(200)及び(211)面の代表
的な回折線が認められるxが0.1〜0.25の範囲が
さらに望ましい。
酸素欠陥が徐々に秩序配列化していき、xの値が0.5
を超えると十分な効果が得られなくなる。したがって、
酸素欠陥の秩序−無秩序転移点をBa2In2O5よりも
低くしてかつイオン導電率の高いものとするには、xは
0より大きく0.5以下でなければならず、酸素欠陥の
秩序−無秩序転移点を室温以下にするにはxは0.1〜
0.5の範囲が好ましく、格子体積をBa2In2O5よ
りも大きくするにはxは0.02〜0.25の範囲が好
ましい。特に結晶系が立方晶系からなり、X線回折によ
り回折角が20°から60°の間に、(110)、(2
00)及び(211)面の代表的な回折線、又は(11
0)、(111)、(200)及び(211)面の代表
的な回折線が認められるxが0.1〜0.25の範囲が
さらに望ましい。
【0010】本発明の導電性セラミックスを製造する方
法は特に限定するものではない。例えば、Ba、In及
びTiの化合物を、 Ba:In:Ti=1:1−x:x(0<x≦0.5) のモル比になるように混合した後、仮焼し、成形し、焼
成する方法、上記各構成金属元素の無機塩の溶液を混合
し、アンモニア等を添加することによって共沈物を得て
から、沈殿を分離し、洗浄し、乾燥した後、仮焼し、成
形し、焼成する方法等によって合成することができる。
また、場合によってはBa化合物とIn化合物からBa
2In2O5を先に合成し、これに所定の組成となるよう
にBa化合物及びTi化合物を添加して仮焼し、成形
し、焼成してもよい。
法は特に限定するものではない。例えば、Ba、In及
びTiの化合物を、 Ba:In:Ti=1:1−x:x(0<x≦0.5) のモル比になるように混合した後、仮焼し、成形し、焼
成する方法、上記各構成金属元素の無機塩の溶液を混合
し、アンモニア等を添加することによって共沈物を得て
から、沈殿を分離し、洗浄し、乾燥した後、仮焼し、成
形し、焼成する方法等によって合成することができる。
また、場合によってはBa化合物とIn化合物からBa
2In2O5を先に合成し、これに所定の組成となるよう
にBa化合物及びTi化合物を添加して仮焼し、成形
し、焼成してもよい。
【0011】得られた原料混合粉末がすべて酸化物とな
っている場合にはそのまま成形した後に焼結してもよい
が、その他、例えば原料に構成金属元素の無機塩を用い
た場合等はそのまま成形して焼結すると、熱分解反応を
同時に伴うために焼結が阻害され、緻密な焼結体が得に
くくなるので、焼結前に一度仮焼することが好ましい。
っている場合にはそのまま成形した後に焼結してもよい
が、その他、例えば原料に構成金属元素の無機塩を用い
た場合等はそのまま成形して焼結すると、熱分解反応を
同時に伴うために焼結が阻害され、緻密な焼結体が得に
くくなるので、焼結前に一度仮焼することが好ましい。
【0012】仮焼温度は仮焼後に得られる粉末がすべて
酸化物状態になっていればよく、特に限定するものでは
ないが、溶融やIn成分の蒸発を防ぐため、1400℃
以下が好ましい。
酸化物状態になっていればよく、特に限定するものでは
ないが、溶融やIn成分の蒸発を防ぐため、1400℃
以下が好ましい。
【0013】得られた原料混合粉末及び仮焼粉末の焼結
温度は特に限定するものではないが、反応を十分に進行
させ、焼結体の緻密化を十分にし、かつ溶融やIn成分
の蒸発を防ぐため、1300℃〜1400℃の範囲が特
に好ましい。
温度は特に限定するものではないが、反応を十分に進行
させ、焼結体の緻密化を十分にし、かつ溶融やIn成分
の蒸発を防ぐため、1300℃〜1400℃の範囲が特
に好ましい。
【0014】酸素欠陥の秩序−無秩序転移点は、示差熱
重量分析により確認することができる。すなわち測定温
度領域において、該転移点で、昇温時には重量変化を伴
わずに吸熱反応が起こり、降温時には重量変化を伴わず
に発熱反応が起こる。ただし降温時の発熱反応が観測さ
れる温度は、昇温時の吸熱反応が観測される温度よりも
低温側へ移行することがある。したがって室温で酸素欠
陥が無秩序配列していて該転移点が室温以下であるもの
においては、室温以上の温度領域での示差熱重量分析で
は上記の発熱反応や吸熱反応は認められないことにな
る。
重量分析により確認することができる。すなわち測定温
度領域において、該転移点で、昇温時には重量変化を伴
わずに吸熱反応が起こり、降温時には重量変化を伴わず
に発熱反応が起こる。ただし降温時の発熱反応が観測さ
れる温度は、昇温時の吸熱反応が観測される温度よりも
低温側へ移行することがある。したがって室温で酸素欠
陥が無秩序配列していて該転移点が室温以下であるもの
においては、室温以上の温度領域での示差熱重量分析で
は上記の発熱反応や吸熱反応は認められないことにな
る。
【0015】本発明の効果発現の機構については未だ十
分には解明されていないが、本発明の導電性セラミック
スでは、そのブラウンミラーライト型化合物A2B2O5
のBサイトにTiが位置することにより結晶構造の対称
性が向上して酸素欠陥の無秩序配列が促進され比較的低
い温度から高い導電率が得られたものと考えられる。し
かしながらこのような推測はなんら本発明を拘束するも
のではない。
分には解明されていないが、本発明の導電性セラミック
スでは、そのブラウンミラーライト型化合物A2B2O5
のBサイトにTiが位置することにより結晶構造の対称
性が向上して酸素欠陥の無秩序配列が促進され比較的低
い温度から高い導電率が得られたものと考えられる。し
かしながらこのような推測はなんら本発明を拘束するも
のではない。
【0016】本発明の導電性セラミックスは比較的低温
でも良好なイオン導電率を示すので、極めて有用であ
る。
でも良好なイオン導電率を示すので、極めて有用であ
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0018】実施例1 Ba(NO3)2(キシダ化学製)、In2O3(キシダ化
学製)及びTiO2(出光興産製)をBa:In:Ti
=1:0.9:0.1のモル比となるように混合した
後、1000℃で6時間大気中で仮焼した。得られた粉
末を500kg/cm2の圧力で予備成形し、更に2t
/cm2の静水圧により成形した後、1400℃で10
時間焼成して焼結体を作製した。
学製)及びTiO2(出光興産製)をBa:In:Ti
=1:0.9:0.1のモル比となるように混合した
後、1000℃で6時間大気中で仮焼した。得られた粉
末を500kg/cm2の圧力で予備成形し、更に2t
/cm2の静水圧により成形した後、1400℃で10
時間焼成して焼結体を作製した。
【0019】得られた焼結体はBa2(In0.9T
i0.1)2O5.1であり、X線回折試験(CuKα線)の
結果、この結晶相は立方晶系欠陥ペロブスカイト型化合
物単一相で、回折角が20°から60°の間に、(11
0)、(200)及び(211)面の代表的な回折線が
認められた(図1)。
i0.1)2O5.1であり、X線回折試験(CuKα線)の
結果、この結晶相は立方晶系欠陥ペロブスカイト型化合
物単一相で、回折角が20°から60°の間に、(11
0)、(200)及び(211)面の代表的な回折線が
認められた(図1)。
【0020】また示差熱重量分析の結果では降温時の発
熱反応や昇温時の吸熱反応は認められなかった。
熱反応や昇温時の吸熱反応は認められなかった。
【0021】得られた焼結体を厚さ2mmに研削し、白
金ペーストを塗布し、1000℃において電極焼き付け
処理を施した後、交流2端子法(印加交流電流20m
V、周波数10Hz〜1MHz、大気中)により複素イ
ンピーダンスを測定してイオン導電率を算出した。結果
を表1に示す。
金ペーストを塗布し、1000℃において電極焼き付け
処理を施した後、交流2端子法(印加交流電流20m
V、周波数10Hz〜1MHz、大気中)により複素イ
ンピーダンスを測定してイオン導電率を算出した。結果
を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】実施例2、実施例3 Ba(NO3)2(キシダ化学製)、In2O3(キシダ化
学製)及びTiO2(出光興産製)をBa:In:Ti
=1:0.8:0.2(実施例2)、Ba:In:Ti
=1:0.6:0.4のモル比となるように混合した
後、1000℃で6時間大気中で仮焼した。得られた粉
末を500kg/cm2の圧力で予備成形し、更に2t
/cm2の静水圧により成形した後、1400℃で10
時間焼成して焼結体を作製した。
学製)及びTiO2(出光興産製)をBa:In:Ti
=1:0.8:0.2(実施例2)、Ba:In:Ti
=1:0.6:0.4のモル比となるように混合した
後、1000℃で6時間大気中で仮焼した。得られた粉
末を500kg/cm2の圧力で予備成形し、更に2t
/cm2の静水圧により成形した後、1400℃で10
時間焼成して焼結体を作製した。
【0024】得られた焼結体はBa2(In0.8T
i0.2)2O5.2(実施例2)、Ba2(In0.6Ti0.4)
2O5.4(実施例3)であり、これらの結晶相は立方晶系
欠陥ペロブスカイト型化合物単一相で、回折角が20°
から60°の間に、実施例2では(110)、(11
1)、(200)及び(211)面の、実施例3では
(100)、(110)、(111)、(200)及び
(211)面の代表的な回折線が認められた(図1)。
i0.2)2O5.2(実施例2)、Ba2(In0.6Ti0.4)
2O5.4(実施例3)であり、これらの結晶相は立方晶系
欠陥ペロブスカイト型化合物単一相で、回折角が20°
から60°の間に、実施例2では(110)、(11
1)、(200)及び(211)面の、実施例3では
(100)、(110)、(111)、(200)及び
(211)面の代表的な回折線が認められた(図1)。
【0025】また示差熱重量分析の結果では降温時の発
熱反応や昇温時の吸熱反応は認められなかった。
熱反応や昇温時の吸熱反応は認められなかった。
【0026】得られた焼結体を厚さ2mmに研削し、白
金ペーストを塗布し、1000℃において電極焼き付け
処理を施した後、交流2端子法により複素インピーダン
スを測定してイオン導電率を算出した。結果を表1に合
わせて示す。
金ペーストを塗布し、1000℃において電極焼き付け
処理を施した後、交流2端子法により複素インピーダン
スを測定してイオン導電率を算出した。結果を表1に合
わせて示す。
【0027】比較例 Ba(NO3)2(キシダ化学製)及びIn2O3(キシダ
化学製)をBa2In2O5の組成となるように混合した
後、実施例1〜3と同一の処理条件で焼結体を作製し、
イオン導電率を測定した。その測定結果を表1に合わせ
て示す。 X線回折試験の結果、得られた焼結体の結晶
相は斜方晶系ブラウンミラーライト型化合物単一相であ
った。また、示差熱重量分析の結果から酸素欠陥の秩序
−無秩序転移点が約930℃であることが確認された。
化学製)をBa2In2O5の組成となるように混合した
後、実施例1〜3と同一の処理条件で焼結体を作製し、
イオン導電率を測定した。その測定結果を表1に合わせ
て示す。 X線回折試験の結果、得られた焼結体の結晶
相は斜方晶系ブラウンミラーライト型化合物単一相であ
った。また、示差熱重量分析の結果から酸素欠陥の秩序
−無秩序転移点が約930℃であることが確認された。
【0028】表1から明らかなように、比較例のBa2
In2O5は酸素欠陥の秩序−無秩序転移点を境に秩序相
(900℃以下)では実施例1又は実施例2の導電性セ
ラミックスに比してイオン導電率が1桁程度低かった。
In2O5は酸素欠陥の秩序−無秩序転移点を境に秩序相
(900℃以下)では実施例1又は実施例2の導電性セ
ラミックスに比してイオン導電率が1桁程度低かった。
【0029】
【発明の効果】本発明の導電性セラミックスは、Ba2
In2O5からなるものにくらべて低い温度で良好なイオ
ン導電率を示し、電池、センサー等各種電子材料への応
用が期待できる。
In2O5からなるものにくらべて低い温度で良好なイオ
ン導電率を示し、電池、センサー等各種電子材料への応
用が期待できる。
【図1】実施例で得られた導電性セラミックスの結晶相
を示すX線回折図である。
を示すX線回折図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 Ba−In−Ti−Oで表される酸化物
セラミックスであって、Ba、In、Tiのモル比が Ba:In:Ti=1:1−x:x(0<x≦0.5) であることを特徴とする導電性セラミックス。 - 【請求項2】 Ba化合物、In化合物及びTi化合物
を Ba:In:Ti=1:1−x:x(0<x≦0.5) のモル比になるように混合し、この粉末をそのまま又は
仮焼して得られた粉末を成形し、続いて1300〜14
00℃で焼結することを特徴とする請求項1に記載の導
電性セラミックスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7002024A JPH08188466A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 導電性セラミックス及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7002024A JPH08188466A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 導電性セラミックス及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08188466A true JPH08188466A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=11517771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7002024A Pending JPH08188466A (ja) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 導電性セラミックス及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08188466A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5728643A (en) * | 1996-02-09 | 1998-03-17 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | NOx decomposition catalyst and exhaust gas purifier using said catalyst |
-
1995
- 1995-01-10 JP JP7002024A patent/JPH08188466A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5728643A (en) * | 1996-02-09 | 1998-03-17 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | NOx decomposition catalyst and exhaust gas purifier using said catalyst |
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