| 研究課題/領域番号 |
20K05566
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
堀田 弘樹 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80397603)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 溶存二酸化炭素 / 赤外光導波路 / テフロンAF / ポリメタクリル酸膜 / 水中溶存有機溶媒 / 水中溶存有機化合物 / 海水溶存二酸化炭素 / 赤外光導波路センサー / 赤外吸収 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、申請者が最近開発した赤外光導波路センサーを用いて、環境水中に溶存する化学種を、赤外検出によって分析する手法の確立を行うことである。
第一に、海水中溶存CO2の定量法を確立する。申請者は水中で平衡状態にあるCO2の赤外吸収による形態別分析を実現したが、海水分析に適用できる検出感度を得ることが第一の課題である。
第二に、環境水中溶存有機物の赤外検出システムの作製を行う。水中に溶存したアルコール、アセトニトリルはじめ種々の溶存有機化合物について定量性を評価し、特に環境影響が危惧される水中溶存化学種の分析に適用した分析システムを構築する。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は、水中の溶存二酸化炭素を直接的に赤外分光法により検出することであった。一般的に、水溶液中の溶存二酸化炭素濃度は、平衡器を用いた非分散型赤外分光法により測定された全炭酸とpHから計算により求められる。我々は光路にサファイアロッドを用いた多重全反射法（赤外光導波路）により、水中の溶存二酸化炭素の赤外吸収測定を実現した。サファイアロッド表面に疎水性の多孔質高分子膜を張ることで、水によるバックグラウンド吸収の影響が無視できる程度に緩和した。水溶液中の二酸化炭素のみならず、エタノール、アセトニトリル、DMSOなどの水溶性有機溶媒を前処理を行わずに測定可能であることが本法の特徴である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
赤外吸収測定はほとんどの分子に適用できる分光検出法であり、かつ化学構造に対する吸収波長の選択性が高いため定性能力が高いことが特徴である。その一方で水によるバックグランド吸収が大きいため、水溶液中の試料を直接的に測定対象とすることは出来ないのが一般的であった。それに対して本手法では、水に溶存している二酸化炭素の赤外吸収スペクトルを測定することに成功し、10－5 mol/Lオーダーでの定量を可能とした。また、いくつかの水溶性有機溶媒を検出できることも明らかにした。このことは今後様々な水中溶存化学種を赤外吸収スペクトル測定により、定性、定量できることを示しており、今後様々な測定に応用できる。
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