環境汚染物質を高温下で検出可能なモレキュラーシ-ヴセンサーの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555543
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大久保 達也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (40203731)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 敏 東京ガス, フロンティアテクノロジー研究所, 主任研究員 ; 原野 安土 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (90238204)
• Keywords: ゼオライト / 水晶 / センサー / 水熱合成 / 薄膜 / NOx / イオン交換 / モレキュラーシ-ヴ

Research Abstract

本研究の目的は水晶基板表面にモレキュラーシ-ヴ機能を有するゼオライト薄膜を直接製膜することにより、高温下でも高度な選択性が期待される新しいNOxセンサーを開発することである。このような高機能材料を創製することができれば、発電ボイラー、燃焼炉、自動車エンジンの排ガスの情報を燃焼系に即座にフィードバックすることができるので、省エネルギー、環境への負荷の低減の両面で画期的な貢献が期待される。本研究は、21世紀の人類の存続の根幹に係わる「地球環境問題」の解決の需要な一端を担うものであると考える。
まずZSM-5を水晶基板表面に薄膜化した。水熱合成条件中に水晶基板を導入することにより、基板上での薄膜化を検討を行った。合成時間,合成溶液中のSiやH2O濃度やテンプレート剤の種類など、合成条件を種々検討し、本研究で購入したX線回折装置、走査電子顕微鏡で評価を行った。この結果、合成溶液中のH2Oのmol比が大きいぼと、ZSM-5結晶の結晶性や(0×0)面への配向性は高まるが、サイズや数量は減少することがわかった。
水晶基板上にAu-Cr電極を作製した後に、製膜を行い、センサーを構築した。製膜後、有機物を焼成除去してから、銅でイオン交換を行い、センシングテストに用いた。なお電極は500℃で焼成しても導電性を失わなかった。100℃でNOの検出に成功した。来年度はセンシングテストの結果を製膜条件にフィードバックすることにより、より高性能のセンサーの開発を目指す。

Research Products

• [Publications] T. Okubo et al.: "Flux Growth of Millimeter-sized Single Crystal Aluminate Sodalite" ACS Symposium Proceedings. in press.
• [Publications] K. Shindo et al.: "Zeolite-SAW Sensor for Pollutant Detection" 1995Int. Chem. Cong. Pasific Basin Son. Part1. ANYL-2. 350- (1995)