HOME > Profile > TANSHO, Masataka
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- 305-0003 3-13 Sakura Tsukuba Ibaraki JAPAN [Access]
Research
- Keywords
物理化学
燃料電池材料(酸素イオン及び水素伝導体)中の伝導層近くの構造についての固体NMRを用いた解析など。 燃料電池材料はY(イットリウム)とZr(ジルコニア)を含むイットリア安定化ジルコニア(YSZ)など周期表で隣り合う元素の組み合わせにより性能を発揮するものが多い。 近年注目を浴びているBa-M(=Mo/Nb)-Oにおいては、周期表で隣り合うMo(モリブデン)とNb(ニオブ)を識別した構造解析が重要であり、その識別に800MHz固体NMRを用いている。
水素や過剰酸素の付加によっても、伝導層近くのM(=Mo/Nb)O4四面体について、MoO4四面体信号は大きいまま(左側)であるのに対し、NbO4四面体信号は大幅に減少している(右側)。よって、水素や過剰酸素付加の影響はMoよりNbの方が強く受けていることが明らかになった。
Masataka Tansho et al.,
Solid-State 95Mo and 93Nb NMR Study of Ba7Nb4MoO20-Based Materials and Ba7Ta3.7Mo1.3O20.15
The Journal of Physcal Chemistry C. 128 [46] (2024) 19679–19687
10.1021/acs.jpcc.4c02645
PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.
Research papers
- Masataka Tansho, Atsushi Goto, Shinobu Ohki, Yuuki Mogami, Yuta Yasui, Yuichi Sakuda, Kotaro Fujii, Takahiro Iijima, Masatomo Yashima. Solid-State 95Mo and 93Nb NMR Study of Ba7Nb4MoO20-Based Materials and Ba7Ta3.7Mo1.3O20.15. The Journal of Physical Chemistry C. 128 [46] (2024) 19679-19687 10.1021/acs.jpcc.4c02645 Open Access
- Yuta Yasui, Masataka Tansho, Kotaro Fujii, Yuichi Sakuda, Atsushi Goto, Shinobu Ohki, Yuuki Mogami, Takahiro Iijima, Shintaro Kobayashi, Shogo Kawaguchi, Keiichi Osaka, Kazutaka Ikeda, Toshiya Otomo, Masatomo Yashima. Hidden chemical order in disordered Ba7Nb4MoO20 revealed by resonant X-ray diffraction and solid-state NMR. Nature Communications. 14 [1] (2023) 2337 10.1038/s41467-023-37802-4 Open Access
- Masataka Tansho, Atsushi Goto, Shinobu Ohki, Yuuki Mogami, Yuichi Sakuda, Yuta Yasui, Taito Murakami, Kotaro Fujii, Takahiro Iijima, Masatomo Yashima. Different Local Structures of Mo and Nb Polyhedra in the Oxide-Ion-Conducting Hexagonal Perovskite-Related Oxide Ba3MoNbO8.5 Revealed by 95Mo and 93Nb NMR Measurements. The Journal of Physical Chemistry C. 126 [31] (2022) 13284-13290 10.1021/acs.jpcc.2c03429 Open Access
Proceedings
- Sen, S., Gjersing, E. L., Maekawa, Hideki, Noda, Y., Ando, M., TANSHO, Masataka, SHIMIZU, Tadashi, Klyuev, V. P., Pevzner, B. Z.. Atomic structure of BeO-B2O3-Al2O3 glasses: B-11 and Al-27 MAS NMR spectroscopy at 21.8 Tesla. PHYSICS AND CHEMISTRY OF GLASSES-EUROPEAN JOURNAL OF GLASS SCIENCE AND TECHNOLOGY PART B. (2009) 262-266
- SEKINE, Toshimori, 賀紅亮, 小林敬道, TANSHO, Masataka, 木本浩司, 賀紅亮, 小林敬道, 木本浩司. New high-pressure phase of SiAlON. Key Eng. Mater.. ()
- SHIMIZU, Tadashi, HASHI, Kenjiro, GOTO, Atsushi, TANSHO, Masataka. Development of a 920 MHz High Resolution NMR. Proceedings of 第6回新磁気科学シンポジウム. (2003) 79-80
Presentations
- 丹所 正孝, 後藤 敦, 大木 忍, 最上 祐貴, 飯島隆広, 作田祐一, 安井雄太, 村上泰斗, 藤井孝太郎, 八島正知. 固体NMRの元素識別能を活かした酸化物イオン伝導体Ba3MoNbO8.5の局所構造解析. 第70回固体NMR・材料フォーラム. 2022
- 丹所 正孝. GaNのNMR測定を例に、ありがちな誤解の数々を紹介. 第20回固体NMR技術交流会. 2019 Invited
- 丹所 正孝, 田村 堅志, 清水 禎, 佐藤久子, 山下浩, 山岸 晧彦, 森田昌敏. 風化バイオタイトへのCsイオン吸着サイトの考察. 第61回粘土科学討論会. 2017
Misc
- 丹所 正孝, 齋藤公児, 清水 禎, 竹腰清乃理, 和田仁. アメリカ合衆国およびヨーロッパにおける強磁場NMR施設の共同利用に関する調査報告. 文部科学省科学技術振興調整費報告書. (2007) 1-52
- 清水 禎, 丹所 正孝. キャラクタリゼーション(NMR). 触媒技術の動向と展望 2008年版. (2008) 72-81
- 清水 禎, 木村英昭, 齋藤公児, 竹腰清乃理, 丹所 正孝, 徳田陽明, 藤井直之, 堀井文敬, 中田真一, 和田仁. 革新的な実用材料の開発に決定的な貢献をしたNMRの実績に関する調査報告. 文部科学省科学技術振興調整費報告書. (2007) 1-46
Society memberships
固体NMR・材料フォーラム, 日本化学会
Center for Basic Research on Materials
強磁場固体NMR装置を用いて行う燃料電池材料等の分析
イオン伝導,周期表隣接元素,ペロブスカイト,構造解析,酸化物,エネルギー材料,環境技術
Overview
近年、酸化物型燃料電池の材料であるイットリア安定化ジルコニアを超える材料としてBa3MoNbO8.5やその関連化合物が注目されている。鍵となる酸素(O)イオンの動きやすさは、モリブデン(Mo)やニオブ(Nb)周囲の局所的構造が重要だと考えられる(図1)が、周期表で隣り合うMoとNbは通常のエックス線構造解析などでは区別が難しいので同じ物として扱われてきた。特別な工夫と共にNIMSの強磁場固体NMR装置を用いたところ(図2)、NbとMoのNMR結果は明らかに異なり(図3,図4)、酸素移動に重要なMoの酸素5配位の存在が初めて明らかになった (https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c03429) 。
Novelty and originality
● 酸素イオン伝導の鍵となるMoとNbに着目した構造解析
● 実験的な困難さからMoとNbを区別しない構造解析が行われてきた
● エックス線・電子線・中性子線のいずれでもMoとNbの区別は難しい
● NMRでMoとNbの識別は容易だが、通常の市販品での実用レベルのMo観測は困難
● Mo観測のために、強磁場利用・自作プローブ利用・95Moエンリッチを組み合わせて行い、MoとNbの識別に成功した。
Details
MoとNbは周期表で隣り合うため、エックス線や電子線での識別が難しい。さらに、中性子の散乱長も近いため、中性子線による識別も困難である。他方、NMRの共鳴周波数は95Moと93Nbで4倍違うので、原理的にはMoとNbの識別にNMRは極めて有効である。
しかしながら、95Moの実際の測定には困難が伴い、標準的なNMR装置では不十分であることから、多くの工夫を必要とする。具体的には(1)固体NMR用の装置構成であること、(2)低周波用のオプションでは感度不十分なので、低周波用のプローブを特別に用意すること、(3)十分な感度や分解能実現のために通常のNMR装置より強磁場であること、(4)十分な感度のために分光器が新しい事、(5)95Moは天然では濃度が低いため数倍に濃縮したサンプルを使う事、(6)1試料につき1週間のマシンタイムを用意すること、などが必要であり、これらが全て可能な研究機関は、国内においてはNIMS以外にはごく少数であると思われます。
実験結果はNbとMoで信号が全く異なることが、示された(図3、図4)。93Nbが2つのピークしか示さないのに対し、95Moは4つのピークを支援している。この結果は、酸素5配位構造がMoの方に集中していることを示す。
結晶中のNbとMoの偏り分布があきらかになったが、酸化物型燃料電池材料を開発する上でこのことが重要であると考えられる。
Summary
● 注目度のより高いBa7Nb4MoO20についてもNIMSでのNMRによりMoとNbの不均一分布がはっきり現れており (https://doi.org/10.1038/s41467-023-37802-4) 、今後は、組成による違いについて、詳細を明らかにしていきたい。
● 他にも、NMR法では、周期表で隣り合うZnとGaとGeを識別した構造解析(光触媒材料)などにも有効である (https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.0c02894) 。