2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the gas sensing device with metal-organic frameworks
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26810076
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
大平 慎一 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (60547826)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | オプティカルガスセンサー / 多孔性金属錯体 / 水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，多孔性金属錯体(MOF, metal organic frameworks)の高いガス吸着特性と，金属/配位子の組み合わせによるガス種に特異的なケモクロミズムに基づくガスセンシングのための基盤技術の構築を目指した。今年度は，MOFをガス透過性の多孔質材料内に閉じ込めることで，効率的ガス成分の捕集と吸光度検出の効率化のための反応条件の最適化並びに，多孔質材料内に構築されたMOFの評価，ガス成分に対する応答特性，特に膜間の再現性向上の研究を進めた。
まず，多孔質材料の選定を実施したところ，最終的に，近年，燃料電池の隔膜として使用されているガラスペーパーが，ガス吸着特性並びに高感度化において欠かすことのできない安定したベースラインを得るために必要な十分な光透過性を示すことがわかった。また，反応条件としては，多孔質材料内におけるin-situなMOF合成を希釈溶液により繰り返し行うことで，多孔質材料内におけるむらや感応膜間におけるばらつきを抑えることができた。多孔質材料内において合成した材料の赤外スペクトル，走査型電子顕微鏡での観察により，バルクによる反応と同じMOFを，サブミクロンサイズの結晶で形成出来たことがわかった。また，結晶サイズは，反応の繰り返し回数に依存した。さらに，溶出試験により本研究で用いた反応条件では，３回までの繰り返し反応では，反応に供した材料が定量的に反応しており，膜間再現性の向上に大きく寄与している。
次に，窒素ガスで希釈した水の標準ガスにより応答特性を評価した。すると，数 ppbvの検出限界，ならびに，１分以下の応答時間が得られた。産業用ガス中の微量水分は半導体産業などにおける課題であり，本センシング手法によるモニタリングは供給ガスの純度保障，ひいては，製品の特性向上につながることが期待される。
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[Journal Article] Simultaneous Analysis of Silicon and Boron Dissolved in Water by Combination of Electrodialytic Salt Removal and Ion-exclusion Chromatography with Corona Charged Aerosol Detection2016
Author(s)
M. Mori, K. Sagara, K. Arai, N. Nakatani, S. Ohira, K. Toda, H. Itabashi, D. Kozaki, Y. Sugo, S. Watanabe, N. Ishioka, K. Tanaka
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Journal Title
Journal of Chromatography A
Volume: 1431
Pages: 131-137
DOI
Peer Reviewed
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