スープかおり評価用半導体ガスセンサの試作

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555230
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山添 〓 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40037817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅野 泰一 電気化学計器(株), 開発部, 課長 ; 玉置 純 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10207227) ; 三浦 則雄 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (70128099)
• Keywords: 半導体ガスセンサ / スープ品質管理 / パターン認識 / 表面修飾

Research Abstract

コンソメスープから発生するかおり成分を検知してスープ品質管理を行なうためのガスセンサシステムを構築するため、まず数種類の代表的なかおり成分に高感度、高選択的に感応する半導体ガスセンサを設計した。代表的成分は、メチルピラジン(MP)、カプロンアルデヒド(CA)、アセトン(Ac)、二硫化ジメチル(DMDS)、ならびに酢酸エチル(EA)などであり、すでにMPに対してはRhを担持したWO_3素子が優れた検知特性を示すことを見出している。本年度は、他の成分のうちAcおよびCAに対して優れた検知特性を示す半導体ガスセンサをZnOをベース材料として設計した。
種々の金属酸化物を5 wt%担持したZnO素子のAcに対する感度を調べた結果、添加金属イオンの電気陰性度の増加とともに、すなわち酸性の酸化物を添加するほど、Ac感度は増大した。特に、MoO_3やWO_3を添加したZnO素子が500〜550℃で高い感度を示した。また、これらの素子は応答・回復も速く、Acに対する選択性も高いことから十分実用的であることがわかった。ZnO系試料のAc酸化活性を調べたところ、MoO_3-あるいはWO_3-ZnOの活性は低く、部分酸化生成物であるCOの生成が認められ、このような酸化触媒活性がセンサ特性と密接に関係していことが示唆された。
一方、ZnO系素子のCAに対する感度を同様に調べたところ、希土類金属酸化物であるEr_2O_3やGd_2O_3を添加したZnO素子が300℃でCAに対する高い感度と選択性を示すことがわかった。
今後は、DMDSやEAに対して優れた検知特性を示す半導体ガスセンサを設計し、すでに設計した3センサとあわせ、パターン認識法による信頼性の高いスープ評価用センサシステムを実現する。

Research Products

• [Publications] Yuichi Anno: "Development of Semiconductor Gos Sensor for 2-Methylpyrazine from Consomme Soup" Sensors ond Materials. 5. 135-142 (1993)
• [Publications] Tomoki Maekawa: "Development of Semiconductor Gas Sensor to Discern Flavers of Consomme Soup" Sensors and Actuators B. 13-14. 713-714 (1993)
• [Publications] 山添 〓: "スープ品質管理用香りセンサ" センサ技術. 13. 80-83 (1993)
• [Publications] Tomoki Maekawa: "Promoting Effects of Noble Metals on the Detection of Ammonia by Semiconductor Gas Sensor" New Aspects of Spillover Effect in Catalysis. 421-424 (1993)
• [Publications] Morito Akiyama: "Tungsten Oxide-Based Semiconductor Sensor for Detection of Nitrogen Oxides in Combustion Exhaust" Sensors and Actuators B. 13-14. 619-620 (1993)
• [Publications] Tomoki Maekawa: "Development of SnO_2-based Efhanol Gas Sensor" Sensors and Actuators B. 9. 63-69 (1992)