【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.02】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24MS1079

利用課題名 / Title

アルカリ金属をドープしたペロブスカイト酸化物ナノ粒子の合成と触媒利用

利用した実施機関 / Support Institute

自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

ペロブスカイト酸化物、欠陥、触媒,資源循環技術/ Resource circulation technology

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

相原 健司

所属名 / Affiliation

東京工業大学科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

和知 慶樹

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

MS-215：電子スピン共鳴（EMX）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

ペロブスカイト酸化物は、一般式ABO₃（Aは1-3族の金属、Bは遷移金属）で表される複合酸化物であり、超伝導・圧電材料・触媒など幅広い分野で用いられる材料である。我々はこれまでに、チタン酸ストロンチウムのストロンチウムの一部をルビジウムに置換した材料(SrRbTiO₃)のナノ粒子合成に成功し、その優れた触媒活性を見出している。本材料のルビジウム(1価)はストロンチウム(2価)と価数が異なるため、結晶内での電荷補償機構の解明が課題となっている。そこで本研究課題では、この電荷補償に関わる電子状態を明らかにするため、電子スピン共鳴(ESR)測定を行った。その結果、酸素欠陥の存在が示唆され、欠陥形成により電荷補償が行われていると推定している。

実験 / Experimental

SrRbTiO3ナノ粒子は、リンゴ酸を用いたゾルゲル法にて合成した。ESR測定は、Bruker社製EMX（設備ID：MS-215）を用いて測定した。試料は、申請者が所属する研究機関にてあらかじめ573 Kで3時間 真空排気し、石英製試料管に封管した後、分子化学研究所へ運搬した。測定は、液体窒素温度(77 K)にて行った。

結果と考察 / Results and Discussion

測定で得られたSrRbTiO₃ナノ粒子のESRスペクトルを図1に示す。g=2.004に明確なシグナルが観測された。このシグナルは、結晶中に存在する酸素欠陥にトラップされた電子（Fセンター、参考文献）に帰属される。以上の結果から本材料は、格子中の酸素を放出することで欠陥を形成し、結晶全体の電荷を保っていると推定される。またDFT計算より、SrTiO₃にルビジウムをドープした場合、酸素欠陥の存在により系が安定化することが示されており、実験・計算の両観点から酸素欠陥の重要性が支持された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1. SrRbTiO₃ナノ粒子のESRスペクトル.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

参考文献
 M. Fittipaldi, M. L. Curri, R. Comparelli, M. Striccoli, A. Agostiano, N. Grassi, C. Sangregorio, D. A. Gatteschi, J. Phys. Chem. C 113 (2009) 6221.

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 相原健司, 青木航流, 鎌田慶吾 “SrTiO3ナノ粒子の酸塩基性質へのAサイト金属ドープ効果” 日本化学会 第104春季年会 2024/3/19

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件