2022 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of an AuNPs@CNT biosensor on a chip by an atmospheric-pressure microplasma
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17K05101
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
吉木 宏之 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00300525)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 大気圧マイクロプラズマ / プラズマ還元 / 金ナノ粒子 / 単層カーボンナノチューブ / 粒径制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、高比表面積と優れた電気伝導度を有する単層カーボンナノチューブ（SWNTs）の表面に塩化金酸（HAuCl4）溶液の大気圧プラズマ還元で金ナノ粒子（AuNPs）を合成した金ナノ粒子担持SWNT（AuNPs@CNT）をワンステップかつオンサイト作製する手法を確立する。特に、粒子径が1～5 nmのAuNPsはグルコース酸化やCO酸化等の高い触媒活性を発揮することが知られており、HAuCl4濃度や容積、プラズマ照射時間をパラメーターとして粒子径1～5 nmのAuNPs@CNTの合成条件を明らかにする。
AuNPs@CNT合成手順は以下の通りである。エタノール10 mLにSWNTs（ZEON SG101）1 mgを添加し、30分間超音波撹拌してCNTs分散液を作製する。CNTs分散溶液200μL、HAuCl4水溶液100μLを混合して更に30分間超音波撹拌する。攪拌後のCNTs分散HAuCl4溶液を96穴マイクロウェルに滴下して大気圧Heマイクロプラズマを照射する。大気圧Heマイクロプラズマは、φ0.90 mm、長さ20 mmのSUS細管（注射針）にHeガス（流量550 mL/min）を導入して、高周波電力（13.56 MHz、4 W）を印加して生成する。プラズマ処理液は遠心分離後にTEM-EDSで観察・分析した結果、(1)Auモル濃度：0.27 mM、プラズマ照射時間：1 min、3 minでの平均粒径はそれぞれ1.09 nm、1.61 nm、(2)Auモル濃度：0.53 mM、プラズマ照射時間：1 minでの平均粒径は2.35 nmとなり、プラズマ照射時間およびAuモル濃度でAuNPs@CNTの粒径を1～5 nmに制御可能であることを明らかにした。
大気圧Heマイクロプラズマ気液界面の流れをシュリーレン法で可視化した結果、プラズマガスは層流、溶液内の対流発生を確認した。
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