サブ-ppmレベルのHClガスを検出するオプティカルガスセンサ素子の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10680509
• Research Institution: Niihama National College of Technology
• Principal Investigator: 中川 克彦 新居浜工業高等専門学校, 教授 (40149977)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堤 主計 新居浜工業高等専門学校, 助手 ; 田渕 研三 新居浜工業高等専門学校, 教授
• Keywords: Optochemical sensor / hydrogen chloride / Tetraphenyl porphyrins / Gas sensor / UV-vis spectrum / Envioromental monitoring

Research Abstract

1)ポリマーマトリックスの合成について:我々のグループで見い出した水-有機2相系で開始剤に塩化テトラブチルアンモニウム(TBACl)-Na_2S_2O_4-CCl_4を用いて、重合が直線的に進んだメタクリル酸メチル(MMA)をモノマーとしてアセトニトリル、ジメチルホルムアミド、メタノール及び1-ブタノールを用いて重合を行った結果、極性溶媒を用いると相間移動が起こりやすく、またS_2O_4^<2->が活性な状態におかれCCl_4と急速に反応しCCl_4が消費されてしまい、dead-end重合を起こすと考えられる。また、酢酸エチルを溶媒として、これらの極性溶媒を触媒量添加して重合を行った場合には、重合速度が低下し、極性溶媒の局部的な効果が示唆された。一方、センサ特性に及ぼすポリマーマトリックスのガラス転移温度(Tg)の影響について検討するため、アクリル酸エステル(AA)及びメタクリル酸エステル(AMA)のポリマー合成を行い、DSCによるTgの測定を行った。
2)色素の合成及びセンサ特性について:5-mono-(P-hydroxyphenyl)-10,15,20-tri-phenylporphyrinに異なった鎖長、水酸基を有するアルコキシル基が1本導入されたポルフィリンを合成し、これらのポルフィリンをTgの異なるポリマーマトリックスに分散した複合膜のHClガスに対するセンサ特性について検討すると、(1)応答回復性について、AA系高分子の方がAMA系高分子よりも速いことがわかった。一方、ポルフイリンの置換基効果については、(1)応答性については、直鎖の置換基をもつ色素の方が速いことがわかった。(2)回復性については、枝分かれの置換基をもつものの場合、非常に速い回復を示し、TPPH_2とほぼ同じ回復速度を示した。

Research Products

• [Publications] H. Supriyatno, K. Nakagawa, Y. Sadaoka: "Tetraphenylporphine-Polymer Composite Films for Optochemical Hcl Gas Sensors. Effects of Polymer Matrix on Sensing Characterist."Electrochemistry. Vol.67 (No.5). 431-437 (1999)
• [Publications] K. Nakagawa, K. Kumon, et al: "Hcl gas sensing properties of TPPH _2 dispersed in various copolymers."Sensors and Actuators B. (in press). (2000)
• [Publications] 田渕研三、中川克彦、et al.: "水-有機2相中の塩化テトラブチルアンモニウム-亜ジチオン酸ナトリウム-四塩化炭素系によるビニルモノマ-の重合"新居浜工業高等専門学校紀要. 36巻. 59-63 (2000)
• [Publications] 山下雅弘、中川克彦、et al.: "テトラフェニルポルフィリン-アクリル酸エスラルポリマー複合膜を用いた光学的HClガスセンサ"化学センサ(Chemical Sensor,in Press). (2000)