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熱安定性メソポーラス半導体酸化物の調製と電気化学デバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 14703015
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 無機材料・物性
研究機関長崎大学

研究代表者

兵頭 健生  長崎大学, 工学部, 助手 (70295096)

研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
26,520千円 (直接経費: 20,400千円、間接経費: 6,120千円)
2004年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2003年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2002年度: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円)
キーワードメソ細孔 / 金属酸化物 / 半導体ガスセンサ / 界面活性剤 / トリブロックコポリマー / 酸化スズ / セチルピリジニウムクロリド / メソポーラス酸化物 / 酸化チタン / 鋳型 / ガスセンサ / リチウム2次電池 / 熱安定性
研究概要

本年度は,メソポーラス酸化スズ(m-SnO_2)の熱安定性の付与とセンサ材料としての最適化を中心に検討した。
1.m-SnO_2の半導体ガスセンサへの応用と最適化
鋳型としてセチルピリジニウムクロリド(C_<16>PyCl)の水中における自己集合体を,Sn源としてスズ酸ナトリウム(Na_2SnO_3)を用いることにより得られる六方晶系SnO_2-C_<16>PyCl複合体ををリン酸処理することにより,600℃で焼成後,細孔径が約2nmの規則性メソ細孔を有するm-SnO_2を調製可能であった。ただし,この材料のみを用いて作製したガスセンサは,一般的なSnO_2(c-SnO_2)に比べてH_2感度が著しく高いものの,抵抗が非常に高く実用化しづらいことから,c-SnO_2の表面にm-SnO_2を表面修飾することにより,センサの特性向上を図った。その結果,c-SnO_2表面への直接m-SnO_2修飾によってもセンサ特性が向上するが,一度,貴金属微粒子をc-SnO_2表面に担持したのちm-SnO_2を修飾することにより,劇的な感度向上が見られた。なお,m-SnO_2修飾c-SnO_2の表面に貴金属を担持してもそれほどの効果が見られないことから,メソポーラス層中でのガス拡散が大きくセンサ特性に寄与しているものと考えられる。
2.トリブロックコポリマーを用いたm-SnO_2調製
C_<16>PyClより分子量が大きいトリブロックコポリマー(分子量:5800)を用いてメソ細孔の孔径拡大と制御を試みた。その結果,調製時に2-メトキシエタノールを用いた場合,もっとも比表面積が大きく(254m^2g^<-1>),3-4nm付近にシャープな細孔分布を有するm-SnO_2を得ることができることがわかった。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2004 その他

すべて 雑誌論文 (6件) 文献書誌 (14件)

  • [雑誌論文] H_2 and NO_X sensing properties of ZnO and In_2O_3 powders modified with mesoporous SnO_22004

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hyodo
    • 雑誌名

      Journal of Ceramic Society of Japan. Supplement 112-1, PacRim 5 Special Issue 112・5

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Preparation of Thermally Stable Large Mesoporous SnO_2 Powders by Employing a Triblock Copolymer2004

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Shimizu
    • 雑誌名

      Electrochemistry 72・6

      ページ: 399-401

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Meso- to Marco-Porous Oxides as Semiconductor Gas Sensors2004

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Shimizu
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2nd AIST International Workshop on Chemical Sensors

      ページ: 51-61

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Preparation of Large Mesoporous SnO_2 Powder for Gas Sensor Application2004

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Shimizu
    • 雑誌名

      Technical digest of the 10th International Meeting on Chemical Sensors

      ページ: 148-149

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of Metal Loading on H_2 Sensing Properties of SnO_2 Modified with Mesoporous SnO_22004

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Shimizu
    • 雑誌名

      Chemical Sensors VI : Chemical and Biological Sensors and Analytical Methods 2004-08

      ページ: 103-108

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Nano- to Micro-Porous Oxides as Semiconductor Gas Sensors2004

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Shimizu
    • 雑誌名

      Catalysis Surveys from Asia 8・2

      ページ: 127-135

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 兵頭健生: "電極のナノ細孔構造を規則化する! -反応場の最適化に向けて-"化学. Vol.58,No.4. 60-61 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Takeo Hyodo: "Design of Mesoporous Oxides as Semiconductor Gas Sensor Materials"Electrochemistry. Vol.71,No.6. 387-393 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Chunying Yu: "Preparation of Thermally Stable Mesoporous TiO_2 Powder and its Gas Sensor Application"Electrochemistry. Vol.71,No.6. 475-480 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuhiro Shimizu: "Development of a New Preparation Method of Thermally Stable Mesoporous Titania and its Application of Gas Sensors"Technical Digest of Transducers '03. Vol.1. 536-539 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Takeo Hyodo: "Gas Sensing Properties of Ordered Mesoporous SnO_2 and Effects of Coatings Thereof"Sensors and Actuators B. Vol.93,No.1-3. 590-600 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] G.S.Devi: "Nanostructured titania (TiO_2) as hydrogen gas sensor"Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 5062 (Pt.1, Smart Materials, Structures, and Systems, Part 1). 106-110 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuhiro Shimizu: "Nanostructured Semiconducting Oxides for Gas Sensor Application"Journal of the European Ceramic Society. Vol.24,No.6. 1389-1398 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Takeo Hyodo: "H_2 and NO_X sensing properties of ZnO and In_2O_3 powders modified with mesoporous SnO_2"Journal of Ceramic Society of Japan. (in print). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 兵頭健生: "ガスセンサ材料に応用可能な熱安定性メソポーラスSnO_2の調製"Chemical Sensors. Vol.18(A). 13-15 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 兵頭健生: "セラミックスの微細構造制御によるガスセンシング機能の向上とそのメカニズムの解明"Chemical Sensors. Vol.18(A). 28-30 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 兵頭健生: "ガスセンサに応用可能なメソポーラスTiO_2の調製"Chemical Sensors. Vol.18(B). 178-180 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 城野文美: "ラージメソポーラスSnO_2の調製およびガスセンサへの応用"Chemical Sensors. Vol.18(B). 181-183 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 兵頭健生: "ガスセンサ材料に応用可能な熱安定性メソポーラスSnO_2の調製"Chemical Sensors. Vol.18(A). 13-15 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] G.Sarala Devi: "Synthesis of Mesoporous TiO_2-based Powders and their Gas-Sensing Properties"Sensors and Actuators B. Vol.87(1). 122-129 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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