ニトロソニウムイオンを伝導する固体電解質を用いた新規な一酸化窒素センサ

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555310
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 今中 信人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30192503)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河波 利夫 株式会社ニッカトー, 代表取締役(研究職)
• Keywords: 一酸化窒素 / センサ / ニトロソニウムイオン / 固体電解質 / イオン伝導

Research Abstract

NO^+をイオン交換により導入し合成したNO^+-Ga_<11> O_<17>多結晶体、NO^+-β "-Al_2 O_3 単結晶、NO^+-β "-Ga_2 O_3 単結晶を合成し、これら固体電解質としてNOガスを定量検出することを目指した。
まず、NO^+-Ga_<11> O_<17>多結晶体を、用いた濃淡電池の120℃におけるNOx濃度変化に対する起電力変化を参照極NO濃度を10ppm一定とし、検出極のNOもしくはNO_2を2〜40ppmに変化させることにより調べた。NO濃度を変化させたときの起電力値のプロットの傾きから求めた反応電子数は0.85と理論反応電子数1.0とほぼ一致し、NOに理論的に応答したものの、NO_2濃度を変化させた場合にはそのような起電力変化は起こらなかった。このことから、2〜40ppmの範囲でNOおよびNO_2のうち、NOのみを高選択的に検出できることがわかった。また、固体電解質としてNO^+-Ga_<11> O_<17>多結晶体を、参照極としてNaNO_2を用いた一端封止型センサのNO検出特性を調べたところ、NO濃度を変化させたときの起電力値のブロットの傾きから求めた反応電子数は1.43となり、理論反応電子数1.0に近い値となり、NOに理論的に応答するものの、NO_2濃度を変化させた場合には得られた反応電子数は6.17とほとんど応答しないことから、2〜40ppmの範囲でNOおよびNO_2のうち、NOのみを高選択的に検出できることがわかった。
一方、伝導率の高いNO^+-β "-Al_2 O_3 単結晶、NO^+-β "-Ga_2 O_3 単結晶を用いて濃淡電池を作製し、Nox検出能を調べた結果、いずれもNOに対し理論的な応答は示さず、NOの濃度変化に対し、理論とは逆方向に起電力が変化した。これは、これら単結晶のNO^+へのイオン交換率がかなり低く、残存する一価の金属イオンの影響を大きくうけたためと考えられる。

Research Products

• [Publications] N. Imanaka et al.: "Nitrogen Monoxide Sensing with Nitrosonium Ion(NO^+) Conducting Solid Electrolytes"Electrochem and Solid-State Letters. 2. 409-411 (1999)
• [Publications] N. Imanaka et al.: "Nitrogen Oxides Sensor Based on Silicon Nitride Refractory Ceramics"Electrochem and Solid-State Letters. 2. 100-101 (1999)