(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面心立方晶系の構造を有する一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3(0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.6
5、0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示されるビスマス・テルビウム・タングステン
酸化物固溶体からなる電気伝導材料。
【請求項２】
酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは加熱されることにより酸化ビスマスに分解される化合物と
、酸化テルビウム(Tb2O3)もしくは加熱されることにより酸化テルビウムに分解される化
合物と、さらに、酸化タングステン(WO3)もしくは加熱されることにより酸化タングステ
ンに分解される化合物とを、その割合がモル比でBi2O3:Tb2O3:WO3がｘ：ｙ：ｚ（ここで
、0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）となるように
秤量・混合した出発原料を空気中或いは酸化雰囲気下で９００℃以上の温度で加熱するこ
とにより、一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3(0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、0＜ｚ＜0.3、
但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示される面心立方晶系の構造を有する電気伝導性ビスマス・テ
ルビウム・タングステン酸化物固溶体を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面心立方晶系の構造を有する一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3(0.22＜ｘ＜0.58、0
.35＜ｙ＜0.65、0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示されるビスマス・テルビウム
・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸化ビスマスの高温安定相（δ-Bi2O3と命名されている）は酸素が２５ａｔ％欠
損した蛍石型の面心立方晶系の構造をもつ、優れた酸化物イオン伝導体であることが知ら
れているが、その安定温度領域が７３０〜８２５℃と狭く、かつ還元され易い等の欠点を
有するために、他の酸化物を添加することにより、安定温度領域を室温付近まで低下させ
る安定化の試みがなされた(例えば、特許文献１）。
【０００３】
特に、希土類酸化物（Ln2O3）を添加したBi2O3-Ln2O3の二成分系が広く検討された。そ
の結果、得られた蛍石型構造の面心立方晶の相は低温領域では準安定であるが、高い酸化
物イオン伝導を示すことが認められた。既往の酸化物イオン伝導体として有名な安定化ジ
ルコニアも酸素欠損した蛍石型の面心立方晶系構造を有しており、隙間の多い蛍石型の面
心立方構造と酸化物イオン伝導の関連性もまた種々検討されてきた。
【特許文献１】特許第３４４３６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、酸化ビスマス（Bi2O3）を基本とする酸化物イオン伝導体を探索する目的
で、添加酸化物として酸化テルビウム（Tb2O3）と酸化タングステン（WO3）を用いた三成
分系について検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その結果、一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3 (0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、0＜ｚ＜0.3
、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示されるビスマス・テルビウム・タングステン酸化物は面心
立方晶系の構造を有する比較的組成領域の広い固溶体を形成するが、意外にも、従来の面
心立方晶系に属するビスマス複酸化物と異なって酸化物イオン伝導ではなく、電子あるい
はホール伝導に起因する良好な電気伝導性を呈することを発見した。
【０００６】
すなわち、本発明は、一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3 (0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、
0＜ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１)で示される面心立方晶系の構造を有するビスマス・
テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなることを特徴とする電気伝導材料である。
本発明のビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料は、例
えばx=0.375、y=0.575、z=0.05 の組成では１５０℃における電気伝導度が１０-4S cm-1
、２５０℃では１０-3 S cm-1であり、図１に示されるように半導体特性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料は、
以下の手順で製造することができる。すなわち、酸化ビスマス(Bi2O3)もしくは加熱され
ることにより酸化ビスマスに分解される化合物と、酸化テルビウム(Tb2O3)もしくは加熱
されることにより酸化テルビウムに分解される化合物と、さらに、酸化タングステン(WO3
)もしくは加熱されることにより酸化タングステンに分解される化合物とを、その割合が
モル比でBi2O3:Tb2O3:WO3がｘ：ｙ：ｚ（ここで、0.22＜ｘ＜0.58、0.35＜ｙ＜0.65、0＜
ｚ＜0.3、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）となるように秤量・混合した出発原料を空気中或いは
酸化雰囲気下で９００℃以上１３００℃未満の温度で加熱し、固相反応させることにより
得られる。９００℃未満の温度では固相反応が進まず、１３００℃を越えるとビスマスの
蒸発が生じる恐れがある。望ましくは１１００℃の温度である。
【０００８】
加熱されることにより酸化ビスマスに分解される化合物としては、例えば、硝酸ビスマ
ス（Bi(NO3)3）が挙げられる。加熱されることにより酸化テルビウムに分解される化合物
としては、例えば、テルビウム酸化物(Tb4O7)が挙げられる。加熱されることにより酸化
タングステンに分解される化合物としては、例えば、タングステン酸アンモニウム((NH4)
10W12O41)が挙げられる。
【０００９】
上記のＢｉ2xＴｂ2yＷzＯ3セラミックの電気伝導度は組成ｘ、ｙ、ｚの値によって変化
する。代表的な組成の電気伝導度（Scm-1の常用対数値）の１５０℃、２５０℃、３５０
℃、４５０℃での値を表１に掲げる。
【００１０】
【表１】
0004649588.tif 000002
【実施例１】
【００１１】
次に本発明の実施例を示す。
純度がいずれも、９９．９％以上の酸化ビスマス(Bi2O3)、テルビウム酸化物(Tb4O7)、
酸化タングステン(WO3)の粉末を、Bi2O3：Tb2O3：WO3がモル比で３７．５：５７．５：５
．０となるように秤量し、メノウ乳鉢中で十分に混合した。この混合物を白金ルツボに充
填し、電気炉を用い空気中で室温から加熱し始め１１００℃で５３時間保った後、ルツボ
を電気炉から取り出した。
【００１２】
図２に示すように、生成物の粉末Ｘ線回折パターンは面心立方晶系の酸化物固溶体の構
造を示した。電気伝導度測定用試料として、合成された37.5Bi2O3・57.5Tb2O3・5WO3、す
なわち、一般式Ｂｉ2xＴｂ2yＷzＯ3(x=0.375,ｙ=0.575,ｚ=0.05)で表せる組成の粉末を直
径１０ｍｍの金型を使用して厚さ３ｍｍの圧粉円盤体を作製し、その圧粉体をさらに２０
０ＭＰａの静水圧で等方的に圧縮した後、電気炉中で１２００℃で２９時間加熱焼結した
。この焼結体の両面に金ペーストを塗布して電極とし、交流インピーダンス法の電気伝導
度測定用試料とした。電気炉中に設置した試料の電気抵抗を１５０℃から７００℃まで２
０℃の温度間隔で昇温と降温過程で測定した。その結果は図１に示すように良好な半導性
電気伝導を示した。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明のビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体からなる電気伝導材料は、
良好な電気伝導性を示すことから、電極、センサー、触媒等の材料としての用途を有する
。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電気伝導材料としてのビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体の一組成である37.5Bi2O3・57.5Tb2O3・5WO3の電気伝導度の温度変化を示すグラフ。
【図２】本発明の電気伝導材料としてのビスマス・テルビウム・タングステン酸化物固溶体の一組成である37.5Bi2O3・57.5Tb2O3・5WO3の粉末Ｘ線回折結果を示すグラフ。入射Ｘ線はＣｕＫα線である。
【図１】
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【図２】
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