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Development of all-solid-state reference electrodes and pH composite electrodes using glasses

Research Project

Project/Area Number 22K04685
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
Research InstitutionMie University

Principal Investigator

橋本 忠範  三重大学, 工学研究科, 准教授 (10271016)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石原 篤  三重大学, 工学研究科, 教授 (60212908)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
KeywordspH電極 / ガラス電極 / 金属電極 / 比較電極 / 作用電極 / 琺瑯電極 / 合金 / 全固体型 / ガラス / 複合電極
Outline of Research at the Start

内部液を用いない全固体型比較電極およびこれを用いた全固体型pH複合電極の開発を行う。
現在,流通しているpH複合電極は,高pH感度を示す作用電極と低pH感度を示す比較電極から構成されている。比較電極は内部液をわずかながらに流出させることで被検液との電気的に接触している。ガラスを用いた内部液を用いない全固体型pH複合電極は世界的にもほとんど例がない。内部液を用いない全固体型pH複合電極は,内部液を収納する空間が不要になり,電極の小型化が可能となる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,(1)内部液を用いない全固体型比較電極および(2)これを用いた全固体型pH複合電極の開発である。 (1)現在,流通しているpH複合電極は,100%の高pH感度を示す作用電極と0%の低pH感度を示す比較電極から構成されている。比較電極は内部液をわずかながらに流出させることで被検液との電気的接触を実現している。ガラスを用いた内部液を用いない全固体型pH複合電極は世界的にもほとんど例がない。内部液を用いない全固体型pH複合電極は,内部液を収納する空間が不要になり,電極の小型化が可能となる。(2)比較電極用Ag2O-TeO2ガラスを金属基板上に成膜・融着した琺瑯電極と作用電極用Fe2O3含有ガラスを用いた全固体型pH複合電極を開発する。内部液を用いない全固体型比較電極に関しては,内部液を用いた比較電極としてAg-Te系合金が析出したAg2O-TeO2ガラス/SUS電極において10%程度の低pH感度が得られた。さらにAg2O-TeO2ガラス/Ti電極において更に低pH感度が得られることがわかった。 基板に用いた金属の種類でガラスの結晶相に変化が現れ,Ti基板を用いた場合に低pH感度の起源となるようなAg-Te合金が形成されると予想した。現在は,Ag-Te合金の開発を進めている。全固体型pH複合電極に関しては,内部液を用いない全固体型比較電極の開発が継続中のため,作用電極の組成探索を行った。Fe2O3含有ガラスではビスマス酸塩,テルル酸塩,ケイ酸塩ガラスの作製を試みた。現在は,良好な高pH感度を示したケイ酸塩ガラス系の開発を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

(1)内部液を用いない全固体型比較電極に関しては,ほぼ目標の低pH感度の合金の探索に目処が立ったため。(2)全固体型pH複合電極に関しては,ほぼ目標の高pH感度のガラスの探索に目処が立ったため。

Strategy for Future Research Activity

内部液を用いない全固体型比較電極に関しては,ガラスからの合金析出ではなく,直接合金を作製するという方向に計画を変更する。 全固体型pH複合電極に関しては,BaO-Fe2O3-SiO2系およびLi2O-Fe2O3-SiO2系ガラスの探索を行う。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] 工業用無補充式セルフクリーニングpH電極の製品開発およびその防汚技術2024

    • Author(s)
      西尾 友志,室賀 樹興,髙味 拓永,橋本 忠範,,石原 篤
    • Journal Title

      BUNSEKI KAGAKU

      Volume: ー

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] pH response and mechanical properties of Fe2O3-TeO2-based glass/stainless steel enamel electrodes for pH sensors2023

    • Author(s)
      Hashimoto Tadanori、Kuno Tomonari、Ito Daiki、Ishihara Atsushi、Nishio Yuji
    • Journal Title

      Heliyon

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: e12966-e12966

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2023.e12966

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 比較電極用Ag2O-TeO2ガラス/チタン電極の開発とpH応答性能の評価2023

    • Author(s)
      加納 聖人・橋本 忠範・石原 篤・高味 拓永・西尾 友志
    • Organizer
      第54回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 作用電極用Fe2O3含有ガラス電極の開発2023

    • Author(s)
      伊藤 大貴・橋本 忠範・石原 篤・高味 拓永・西尾 友志
    • Organizer
      第54回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Development of Fe2O3-Containing Glasses for Working Electrodes2023

    • Author(s)
      Daiki Ito, Tadanori Hashimoto, Atsushi Ishihara, Takuhisa Komi, Yuji Nishio
    • Organizer
      The 13th International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Development of Ag2O-TeO2 glass/Ti electrode for reference electrode and pH response analysis2023

    • Author(s)
      Masato Kano, Tadanori Hashimoto, Atsushi Ishihara, Takuhisa Komi, Yuji Nishio
    • Organizer
      The 13th International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Ag2O-TeO2ガラス/ステンレス電極を用いたpHセンサー用比較電極の開発2022

    • Author(s)
      久野智也・橋本忠範 ・石原 篤 ・西尾友志
    • Organizer
      第63回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 作用電極用Fe2O3-TeO2系ガラス/ステンレス電極の機械的性質とpH応答解析2022

    • Author(s)
      伊藤大貴・久野智也・橋本忠範・石原 篤・西尾友志
    • Organizer
      第63回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 比較電極用Ag2O-TeO2ガラス/チタン電極の開発とpH応答解析2022

    • Author(s)
      加納聖人・橋本忠範・石原 篤・西尾友志
    • Organizer
      第63回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Development of Reference Electrode for pH Sensor Using Ag2O-TeO2 Glass/Stainless Steel Electrode2022

    • Author(s)
      T. Kuno, T. Hashimoto, A. Ishihara, Y. Nishio
    • Organizer
      The 12th International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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