1986 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
61550515
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
杉本 克久 東北大, 工学部, 助教授 (80005397)
|
|---|
| Keywords | pHセンサー / 二酸化チタン半導体 / 高温高圧水 / フラットバンド電位 / モットーショットキープロット / ペーハー / 水素イオン濃度 / 高温 |
|---|
| Research Abstract |
酸化物半導体電極のフラットバンド電位が水溶液のpHに応答して変化する現象を利用した新しいタイプの高温高圧水用pHセンサーを試作し、その特性を調べることを目的として、以下の実験を行った。
1. Ti【O_2】半導体pHセンサーの試作
SUS304鋼製の頑丈な高温高圧水用電極ホルダーに円板状の単結晶Ti【O_2】半導体を取り付けた構造を持つTi【O_2】半導体pHセンサーを作製した。pH感応部としては、【Nb_2】【O_5】を0.05mass%添加したルチル型Ti【O_2】単結晶を用いた。オーミックコンタクトには、Al蒸着膜を使用した。試作したpHセンサーをオートクレーブに取付け、ポテンショスタットで分極しつつTi【O_2】と水溶液との界面のインピーダンスを周波数応答解析器で測定した。
2. フラットバンド電位【E_(FB)】とpHの関係の測定
半導体Ti【O_2】の空間電荷容量【C_(SC)】の電位Eによる変化を測定し、これをSchottky-Mottプロットし、半導体のフラットバンド電位【E_(FB)】を求めた。pH2〜10の種々のpH既知溶液中で【E_(FB)】を求め、【E_(FB)】とpHとの関係曲線を作成した。このような【E_(FB)】-pH関係を25℃〜250℃の範囲で求めた。いずれの温度においても【E_(FB)】-pH関係はよい直線性を示し、これらの関係はpH未知溶液のpHを知るための検量線として使用できることが分った。
3. 試作したpHセンサーの応答速度及び安定性の測定
pHを酸性からアルカリ性の値までステップ状に変化させたときの一定電位における【C(_(SC)^(-2))】の値の変化速度を測定した。どのようなpH変化に対しても1〜12sで次の定常値の95%まで変化することが分った。また、一定pHにおける【E_(FB)】の測定値の変動幅は、400hの測定において±10mV以内であった。
|
