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セラミックガスセンサにおける高度分子認識界面の設計に関する基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 07405058
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 工業物理化学
研究機関九州大学

研究代表者

山添 のぼる (山添 昇)  九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40037817)

研究分担者 酒井 剛  九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (40284567)
島ノ江 憲剛  九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10274531)
三浦 則雄  九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (70128099)
玉置 純  九州大学, 大学院総合理工学研究科, 助手 (10207227)
研究期間 (年度) 1995 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
14,500千円 (直接経費: 14,500千円)
1997年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1996年度: 12,400千円 (直接経費: 12,400千円)
キーワードセラミックガスセンサ / 半導体ガスセンサ / 固体電解質ガスセンサ / 分子認識 / 窒素酸化物 / 二酸化炭素 / 水素 / 一酸化炭素 / 二硫化ジメチル / アセトイン / 窒素化合物
研究概要

1.半導体ガスセンサ 水熱処理を施したSnO_2ゾル溶液(平均粒子径:5nm)から作製した薄膜センサ素子、ガス吸着・拡散に有利なメソポア構造を有し、焼結体型素子と比べ一桁高いガス感度を示すことがわかった。CuO-SnO_2を用いたH_2Sセンサでは、p-n接合界面のバンドが担持量によって連続的に変化することが明らかとなった。In_2O_3をベース材料とするCOセンサでは、第二成分としてRb_2OまたはCo_3O_4を添加することにより、高い感度と選択性を示すことを見出した。ス-プ品質管理用センサでは、メチルピラジン、アセトン、カプロンアルデヒド、二硫化ジメチルに対して、Rh-WO_3、MoO_3-ZnO、Er_2O_3-ZnO、Pr_6O_<11>-Fe_2O_3のそれぞれが比較的高い感度を示し、牛肉鮮度評価用センサでは、酢酸エチル、アセトインに対してWO_3(5wt%)-ZnOとWO_3(0.5wt%)-ZnOが高い検知能を有することがわかった。これらは、センサ材料の触媒反応と密接に関係することが種々の解析結果から明らかとなった。
2.固体電解質センサ NASICONにLi_2CO_3-BaCO_3系およびLi_2CO_3-CaCO_3系補助相を接合したCO_2センサでは、BaZrO_3相とCaZrO_3相がNASICON側にそれぞれ形成され、このような界面反応相はNASICONから炭酸塩へのNaイオンの移動を抑制し、CO_2選択性を高めていると推測された。安定化ジルコニアにLi_2CO_3補助相を接合したCO_2センサでは、界面におけるLi_2ZrO_3の生成とそのCO_2の反応が関与していると考えられる。高温作動型NOxセンサでは、ジルコニア(YSZ)にCdCr_2O_4補助相を接合したセンサが高い感度と良好な応答、回復特性を示し、その動作機構として混成電位に基づくことが確認された。

報告書

(4件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (52件)

  • [文献書誌] N.Miura: "Solid-State Potentiometric CO_2 Sensors Using Anion Conductor and Metal Carbonate" Sensors and Actuators B. 24-25. 260-265 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Tamaki: "Application of Metal Tungstate-Carbonate Composite to Nitrogen Oxides Sensor Operative at Elevated Temperature" Sensors and Actuators B. 24-25. 396-399 (1995)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.J.Yoo: "H_2S Sensing Characteristics of SnO_2 Thin Film Prepared from SnO_2 Sol by Spin Coating" J.Mater.Sci.Lett.14. 1391-1393 (1995)

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  • [文献書誌] Y.Anno: "Zinc Oxide-Based Semiconductor Sensors for Detecting Acetone and Capronaldehyde in the Vapour of Consomme Soup" Sensors and Actuators B. 24-25. 623-627 (1995)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura: "Sensing Properties and Mechanism of Planar-Carbon Dioxide Sensor Using Magnesia-Stabilized Zirconia and Lithium Carbonate Auxiliary Phase" J.Mater.Chem.5(9). 1391-1394 (1995)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yamaura: "Selective CO Detection by Using Indium Oxide-Based Semiconductor Gas Sensor" J.Electrochem.Soc. 143(2). L36-L37 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Anno: "Development of Multi-Gas-Sensor System for evaluating Quality of Consomme Soup" T.IEE Japan. 116-E. 62-67 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.J.Yoo: "Suppression of Grain Growth in Sol-Gel-Derived Tin Dioxide Ultrathin Films" J.Am.Ceram.Soc.79(8). 2201-2204 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Yamazoe: "Prospect and Problems of Solid Electrolyte-Based Oxygenic Gas Sensors" Solid State Ionics. 86-88. 987-993 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura: "Sodium Ion Conductor Based Sensor Attached with NaNO_2 for Amperometric Detection of NO_2" J.Electrochem.Soc.143(10). L241-L243 (1996)

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  • [文献書誌] N.Yamazoe: "Gas Sensing Interfaces of Solid Electrolyte Based Carbon Dioxide Sensors Attached with Metal Carbonate" Sensors and Actuators B. 34. 361-366 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Lu: "High-Temperature Hydrogen Sensor Based on Stabilized Zirconia and a Metal Oxide Electrode" Sensors and Actuators B. 35-36. 130-135 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yamaura: "Indium Oxide-Based Gas Sensor for Selective Detection of CO" Sensors and Actuators B. 35-36. 325-332 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura: "Development of Oxide-Semiconductor Gas Sensors for Evaluating Beef Freshness" T.IEE Japan. 117-E. 306-313 (1997)

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  • [文献書誌] N.Miura: "Zirconia-Based Potentiometric Sensor Using a Pair of Oxide Electrodes for Selective Detection of Carbon Monoxide" J.Electrochem.Soc.144(7). L198-L200 (1997)

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  • [文献書誌] G.Lu: "High-Temperature Sensors for NO and NO_2 Based on Stabilized Zirconia and Spinel-Type Oxide Electrodes." J.Mater.Chem.7(8). 1445-1449 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.Wang: "Spin-Coated Thin Thin of SiO_2-WO_3 Composites for Detection on Subppm NO_2" Sensors and Actuators B. 45. 141-146 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, Y.Yan, M.Sato, S.Yao, S.Nonaka, Y.Shimizu, and N.Yamazoe: "Solid-State Potentiometric CO_2 Sensors Using Anion Conductor and Metal Carbonate" Sensors and Actuators B. 24-25. 260-265 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Tamaki, T.Fujii, K.Fujimori, N.Miura, and N.Yamazoe: "Application of Metal Tungstate-Carbonate Composite to Nitrogen Oxides Sensor Operative at Elevated Tmperature" Sensors and Actuators B. 24-25. 369-399 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.J Yoo, J.Tamaki, N.Miura, and N.Yamazoe: "H_2S Sensing Characteristics of SnO_2 Thin Film Prepared from SnO_2 Sol by Spin Coating" J.Mater.Sci.Lett.14. 1391-1393 (1995)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Anno, T.Maekawa, J.Tamaki, Y.Asano, K.Hayashi, N.Miura, and N.Yamazoe: "Zinc Oxide-Based Semiconductor Sensors for Detecting Acetone and Capronaldehyde in the Vapor of Consomme Soup" Sensors and Actuators B. 24-25. 623-627 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, Y.Yan, S.Nonaka, and N.Yamazoe: "Sensing Properties and Mechanism of Planar Carbon Dioxide Sensor Using Magnesia-Stabilized Zirconia and Lithium Carbonate Auxiliary Phase" J.Mater.Chem.5(9). 1391-1394 (1995)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yamaura, J.Tamaki, K.Moriya, N.Miura, and N.Yamazoe: "Selective CO Detection by Using Indium Oxide-Based Semiconductor Gas Sensor" J.Electrochem.Soc.143. L36-37 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Anno, J.Tamaki, Y.Asano, K.Hayashi, N.Miura, and N.Yamazoe: "Development of Multi-Gas-Sensor System for evaluating Quality of Consomme Soup" T.IEE Japan. 116-E. 62-67 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.J.Yoo, J.Tamaki, S.J.Park, N.Miura, and N.Yamazoe: "Suppression of Grain Growth in Sol-Gel-Derived Tin Dioxide Ultrathin Films" J.Am.Ceram.S1oc.79(8). 2201-2204 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Yamazoe, and N.Miura: "Prospect and Problems of Solid Electrolyte-Based Oxygenic Gas Sensors" Solid State Ionics. 86-88. 987-993 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, M.Iio, G.Lu, and N.Yamazoe: "Sodium Ion Conductor Based Sensor Attached with NaNO_2 for Amperometric Detection of NO_2" J.Electrochem Soc.143(10). L241-243 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Yamazoe, S.Hosohara, T.Fukuda, K.Isono, and N.Miura: "Gas Sensig Interfaces of Solid Electrolyte Based Carbon Dioxide Sensors Attached with Metal Carbonate" Sensors and Actuators B. 34. 361-366 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Lu, N.Miura, and N.Yamazoe: "High-Temperature Hydrogen Sensor Based on Stabilized Zirconia and a Metal Oxide Electrode" Sensors and Actuators B. 35-36. 130-135 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yamaura, T.Jinkawa, J.Tamaki, K.Moriya, N.Miura, and N.Yamazoe: "Indium Oxide-Based Gas Sensor for Selective Detection of CO" Sensors and Actuators B. 35-36. 325-332 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, S.Takahashi, Y.Anno, J.Tamaki, Y.Asano, and N.Yamazoe: "Development of Oxide-Semiconductor Gas Sensors for Evaluating Beef Freshness" T.IEE Japan. 117-E. 306-313 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miura, T.Raisen, G.Lu, and N.Yamazoe: "Zirconia-Based Potentiometric Sensor Using a Pair of Oxide Electrodes for Selective Detection of Carbon Monoxide" J.Electrochem.Soc.144(7). L198-200 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Lu, N.Miura, and N.Yamazoe: "High-Temperature Sensors for NO and NO_2 Based on Stabilized Zirconia and Spinel-Type Oxide Electrodes" J.Mater.Chem.7(8). 1445-1449 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] X.Wang, G.Sakai, K.Shimanoe, N.Miura, and N.Yamazoe: "Spin-Coated Thin Films of SiO_2-WO_3 Composites for Detection of sub-ppm NO_2" Sensors and Actuators B. 45. 141-146 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yamaura: "Highly Selective CO Sensor Using Indium Oxide Doubly Promoted by Cobalt Oxide and Gold" J.of Electrochem.Soc.144(6). L158-L160 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Miura: "Zirconia-Based Potentiometric Sensor Operative Using a Pair of Oxide Electrodes for Selective Detection of Carbon Monoxide" J.of Electrochem.Soc.144(7). L198-L200 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] X.Wang: "Spin-coated Thin Films of SiO_2-WO_3 Composites for Detection of Sub-ppm NO_2" Sensors and Actuators B. 45. 141-146 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 三浦則雄: "牛肉の鮮度評価を目指した酸化物半導体ガスセンサの開発" 電気学会論文誌E. 117-E. 306-313 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] G.Lu: "High Temperature Sensors for NO and NO2 Based on Stabilized Zirconia and Spinel-type Oxide Electrodes" J.of Materials Chem.7(8). 1445-1449 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 山添 〓: "化学センサ" ニューセラミックス. 12. 1-5 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Yamaura: "Selective CO Detection by using Indium Oxide-Based Semiconductor Gas Sensor." J.Electrochem.Soc.143/2. L36-L37 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yan: "Construction and Working Mechanism of Sulfur Dioxide Sensor Utilizing stabilized Zirconia and Metal Sulfate." J.Electrochem.Soc.143/2. 609-613 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 阿武裕一: "コンソメス-プの品質管理を目指した酸化物半導体センサシステムの開発" 電気学会論文誌E. 116/2. 62-67 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 玉置 純: "CuO-SnO_2系硫化水素センサにおけるp-n接合の形成と役割" 表面化学. 17/8. 469-474 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] C.N.Xy: "Nature of Sensitivity Promotiob in Pd-Loaded SnO_2 Gas Sensor." J.Electrochem.Soc.143/7. L148-L150 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] D.J.Yoo: "Suppression of Grain in Growth in Sol-Gel-Derived Tin Dioxide Ultrathin Films" J.Am.Ceram.Soc.79/8. 2201-2204 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 玉置 純: "半導体NOxセンサ" 触媒. 37. 55-56 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kurosawa: "Stabilized Zirconia-Based NOx Sensor Operative at High Temperture" Solid State Ionics. 79. 338-343 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 阿武 祐一: "酸化鉄系材料を用いた二硫化ジメチル検知用半導体ガスセンサ" 表面科学. 16. 474-479 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] N. Miura: "Solid-State Potentiometric CO_2 Sensors Using Anion Conductor and Metal Carbonate" Sensors and Actuators B. 24-25. 260-265 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] C. Xu: "Noble Metal-Oxide Electronic Interaction in Semiconductor Gas Sensors" Proc. of 2nd East Asia Conf. on Chemical Sensors. 42-45 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 山浦弘之: "チタン酸塩を用いた半導体センサの高温におけるNOx検知特性" 九大総理工報告. 17. 341-346 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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