Effect of annealing on crystal and local structures of doped zirconia using experimental and computational methods

実験および計算機シミュレーションによるジルコニアの結晶構造および局所構造に対するアニーリング効果評価

伊藤孝憲*; 森昌史*; 犬飼学*; 仁谷浩明*; 山本孝*; 宮永崇史*; 井川直樹 ; 北村尚斗*; 石田直哉*; 井手本康*

Ito, Takanori*; Mori, Masashi*; Inukai, Manabu*; Nitani, Hiroaki*; Yamamoto, Takashi*; Miyanaga, Takashi*; Igawa, Naoki; Kitamura, Naoto*; Ishida, Naoya*; Idemoto, Yasushi*

放射光X線や中性子線回折によるリートベルト解析・最大エントロピー法解析、X線吸収スペクトル法と第一原理計算を併用することによって、2種類のジルコニア((Zr $_{0.85}$ Y $_{0.15}$ )O $_{2}$ および(Zr $_{0.81}$ Sc $_{0.18}$ Ce $_{0.01}$ )O $_{2}$ )の結晶構造や局所構造に対するアニーリング効果の相違を調べた。これらジルコニアは共に空間群-3で、大きな原子変位パラメータを持つ立方晶構造であるが、(Zr $_{0.85}$ Y $_{0.15}$ )O $_{2}$ はアニーリングによって原子変位パラメータが減少し、結晶中の電子は、Zr/酸素サイトに集まる傾向を示した。一方、(Zr $_{0.81}$ Sc $_{0.18}$ Ce $_{0.01}$ )O $_{2}$ ではこれとは逆の傾向を示した。これらの傾向の違いは、(Zr $_{0.85}$ Y $_{0.15}$ )O $_{2}$ ではアニーリングによってジルコニア結晶を構成するZrO $_{8}$ 多面体では局所的な歪みが生じるがその周期性はないこと、一方、(Zr $_{0.81}$ Sc $_{0.18}$ Ce $_{0.01}$ )O $_{2}$ 中のZrO $_{8}$ 多面体は周期性を有し、かつ局所的な歪みが生じるためであることが明らかになった。

The effects of the annealing process on the crystal and local structures of the doped zirconia were investigated by Rietveld refinements of synchrotron X-ray and neutron diffraction, maximum entropy method (MEM), X-ray absorption spectroscopy (XAS) and first principles calculation (FPC). This study reveals that the crystal structures of the sintered and annealed ((Zr $_{0.85}$ Y $_{0.15}$ )O $_{2}$ and (Zr $_{0.81}$ Sc $_{0.18}$ Ce $_{0.01}$ )O $_{2}$ ) are cubic with the space -3 having large atomic displacement parameters (). For the annealed (Zr $_{0.85}$ Y $_{0.15}$ )O $_{2}$ , the values reduce, and the electrons around the Zr/oxide ion sites gather at the center of each site. On the other hand, the annealed (Zr $_{0.81}$ Sc $_{0.18}$ Ce $_{0.01}$ )O $_{2}$ shows the opposite tendency to that of the annealed (Zr $_{0.85}$ Y $_{0.15}$ )O $_{2}$ .

発表言語	:	English
掲載資料名	:	Journal of Physical Chemistry C
巻	:	119
号	:	16
ページ数	:	p.8447 - 8458
発行年月	:	2015/04
発表会議名	:
開催年月	:
開催都市	:
開催国	:
キーワード	:	no keyword

特許データ	:
PDF	:

論文URL	:	https://doi.org/10.1021/jp5117118
研究データの公開先DOI	:	本成果にかかわる研究データのリンクです。
使用施設	:	JRR-3M(研究炉3)
広報プレスリリース	:
論文解説 (JAEA R&D Navigator)	:
受委託・共同研究相手機関	:

Access	:	- Accesses
Web of Science® Times Cited Count	:	被引用回数：評価・統計等のため最新の被引用回数を確認したい場合は、直接Web of Science®をご確認ください。 http://www.webofknowledge.com/wos
InCites™	:	パーセンタイル：52.46 分野：Chemistry, Physical
Altmetrics	:

登録番号 : AA20150053
抄録集掲載番号 : 43000809
論文投稿番号 : 15924

[CLARIVATE ANALYTICS], [WEB OF SCIENCE], [HIGHLY CITED PAPER & CUP LOGO] and [HOT PAPER & FIRE LOGO] are trademarks of Clarivate Analytics, and/or its affiliated company or companies, and used herein by permission and/or license.