• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Improvement of infrared detection sensitivity for dissolved chemical species in water using infrared optical waveguide sensor

Research Project

Project/Area Number 20K05566
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Hotta Hiroki  神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80397603)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords溶存二酸化炭素 / 赤外光導波路 / テフロンAF / ポリメタクリル酸膜 / 水中溶存有機溶媒 / 水中溶存有機化合物 / 海水溶存二酸化炭素 / 赤外光導波路センサー / 赤外吸収
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、申請者が最近開発した赤外光導波路センサーを用いて、環境水中に溶存する化学種を、赤外検出によって分析する手法の確立を行うことである。
第一に、海水中溶存CO2の定量法を確立する。申請者は水中で平衡状態にあるCO2の赤外吸収による形態別分析を実現したが、海水分析に適用できる検出感度を得ることが第一の課題である。
第二に、環境水中溶存有機物の赤外検出システムの作製を行う。水中に溶存したアルコール、アセトニトリルはじめ種々の溶存有機化合物について定量性を評価し、特に環境影響が危惧される水中溶存化学種の分析に適用した分析システムを構築する。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to directly detect dissolved carbon dioxide in water using infrared spectroscopy. Generally, the dissolved carbon dioxide concentration in an aqueous solution can only be determined by calculation from the total carbon dioxide, which is the sum of dissolved carbon dioxide molecules, bicarbonate ions, and carbonate ions, and pH. We have achieved infrared absorption measurement of dissolved carbon dioxide in water using a multiple total internal reflection method (infrared optical waveguide) using a sapphire rod in the optical path. By covering the surface of the sapphire rod with a hydrophobic porous polymer membrane, the influence of background absorption due to water was reduced to a negligible level. A feature of this method is that it is possible to measure not only carbon dioxide in aqueous solutions but also water-soluble organic solvents such as ethanol, acetonitrile, and DMSO without pretreatment.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

赤外吸収測定はほとんどの分子に適用できる分光検出法であり、かつ化学構造に対する吸収波長の選択性が高いため定性能力が高いことが特徴である。その一方で水によるバックグランド吸収が大きいため、水溶液中の試料を直接的に測定対象とすることは出来ないのが一般的であった。それに対して本手法では、水に溶存している二酸化炭素の赤外吸収スペクトルを測定することに成功し、10-5 mol/Lオーダーでの定量を可能とした。また、いくつかの水溶性有機溶媒を検出できることも明らかにした。このことは今後様々な水中溶存化学種を赤外吸収スペクトル測定により、定性、定量できることを示しており、今後様々な測定に応用できる。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Simple Experiment for Elucidating Capillary Zone Electrophoresis Principles2024

    • Author(s)
      Mayu Ichimura, Kentaro Iwata, Zhichao Wang, Kakeru Go, Atsushi Kajiwara, Hiroki Hotta, Kotaro Katayama, Keiichi Fukushi
    • Journal Title

      Salt and Seawater Science & Technology

      Volume: 4 Issue: 0 Pages: 11-12

    • DOI

      10.11457/ssst.4.0_11

    • ISSN
      2435-4619, 2436-1445
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantifying Inorganic Phosphate in Salts Using Capillary Zone Electrophoresis with Transient Isotachophoresis2023

    • Author(s)
      Keiichi Fukushi, Jun-ichi Tsujimoto, Hiroki Hotta, Hideo Okamura, Hideyuki Inui
    • Journal Title

      Salt and Seawater Science & Technology

      Volume: 4 Issue: 0 Pages: 15-19

    • DOI

      10.11457/ssst.4.0_15

    • ISSN
      2435-4619
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simultaneous Determination of Iodide and Iodate in Salts Using Capillary Zone Electrophoresis with Transient Isotachophoresis2023

    • Author(s)
      Keiichi Fukushi, Hiroki Hotta, Hideo Okamura, Hideyuki Inui
    • Journal Title

      Salt and Seawater Science & Technology

      Volume: 3 Issue: 0 Pages: 37-44

    • DOI

      10.11457/ssst.3.0_37

    • ISSN
      2435-4619, 2436-1445
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Redox Reactions between ABTS•<sup>+</sup> and Dihydroxybenzenes as Studied by Cyclic Voltammetry2021

    • Author(s)
      MATSUMOTO Kenji、TANIARASHI Masayuki、TSUTAHO Yuki、YAMADA Anju、YOSHO Aki、OSAKAI Toshiyuki、HOTTA Hiroki
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: advpub Issue: 0 Pages: 227-230

    • DOI

      10.2116/analsci.21N030

    • NAID

      130008095463

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 赤外光導波路を用いた溶存二酸化炭素の検出の試み2024

    • Author(s)
      谷嵐正之、孟広治、中野竜平、堀田弘樹、角田欣一、紀本岳志
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 針詞葉樹チップ発酵熟成堆肥から得た腐植酸の化学物性測定2022

    • Author(s)
      蔦保侑樹, 松本健嗣, 堀田弘樹, 蔵岡孝治, 石村翔, 辻野義雄, 小嶋康
    • Organizer
      日本分析化学会第82回分析化学討論会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 電気化学分析法による天然抗酸化剤の反応機構解明2022

    • Author(s)
      堀田弘樹、松本健嗣、菅野宙依、北川維人
    • Organizer
      日本分析化学会第71年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 細菌を利用した産業廃棄物処分場の浸出水に含まれるペルフルオロアルキル酸の濃度低減2022

    • Author(s)
      田中稚紗,栫拓也,亀岡寛史,矢吹芳教,小林豊,櫻間晴子,山本敦史,堀田弘樹,松村千里,Vladimir Beskoski,中野武,乾秀之
    • Organizer
      環境化学物質 3 学会合同大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 赤外の多重全反射を利用した水中溶存二酸化炭素の測定2021

    • Author(s)
      堀田弘樹
    • Organizer
      広帯域極限電磁波生命理工連携研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 赤外光導波路による溶存二酸化炭素センサーの開発研究2021

    • Author(s)
      谷嵐正之, 孟広治, 堀田弘樹, 角田欣一, 紀本岳志
    • Organizer
      日本分析化学会第70年年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 赤外光導波路による水中溶存二酸化炭素センサーの作製2021

    • Author(s)
      谷嵐正之,孟広治,堀田弘樹,角田欣一,紀本岳志
    • Organizer
      日本赤外線学会第30回研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 硫化物イオンの電気化学検出による高感度簡易分析2020

    • Author(s)
      佐藤聡太郎・孟広治・堀田弘樹
    • Organizer
      日本分析化学会第80回分析化学討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 外光導波路センサーによる水中溶存CO2の定量2020

    • Author(s)
      堀田弘樹、孟広治、谷嵐正之、角田欣一、紀本岳志
    • Organizer
      日本分析化学会第69年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi