| 研究課題/領域番号 |
21H01626
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
兵頭 健生 長崎大学, 工学研究科, 教授 (70295096)
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| 研究分担者 |
上田 太郎 長崎大学, 工学研究科, 助教 (10524928)
清水 康博 長崎大学, 工学研究科, 教授 (20150518)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
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| キーワード | ガスセンサ / 揮発性有機化合物 / 吸着燃焼式センサ / 酸化触媒 / 吸着燃焼式 / ダイナミック応答 / 触媒 / 酸化活性 / 吸着燃焼式ガスセンサ / 触媒活性 / 膜厚制御 / アセトン / エタノール / 吸着脱離特性 / 生体ガス / 吸着・脱離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体ガスのうち，疾病等に由来する揮発性有機化合物（VOCs）を高感度・高選択的に検知できる革新的な「吸着燃焼式マイクロガスセンサ」創製のための基盤技術を確立する。ガス検知層の「表面状態，内部組成や微細構造」を精密に制御することで，「急速昇温で生じるVOCsのフラッシュ吸着燃焼・脱離挙動に由来する非定常ダイナミック応答プロファイル」をVOCs毎に最適化するとともに，作動メカニズムを解明する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，アセトンおよびエタノールに対する吸着燃焼式ガスセンサの応答特性を明らかにするために，「触媒組成の最適化」「作動メカニズムの解明」および「作動条件の確立」することを目的とした。特に，γアルミナを触媒基材とし，PtあるいはPdを主担時材料として各種材料を共担持した際の特性を詳細に検討した。その結果，貴金属と酸化物とを共担持する場合「Ptと酸化ニッケル」や「Pdと酸化鉄」が，貴金属同士を共担持する場合「PtとPd」がセンサ特性を改善した。なお，Pdに対して「Ir，Ag，酸化銅や酸化マンガン」を共担持すると，エタノール応答が大きく低減し，相対的にアセトン選択性が高くなることも確認できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，アセトンおよびエタノールを検知するための吸着燃焼式マイクロガスセンサの触媒材料を一から見直し，貴金属および酸化物の共担持による応答特性の改善に注力した。「センサの触媒組成や作動条件」と「センサ特性」との関連性や作動メカニズムについてはまだ解明途中であるものの，組成の選択や作動条件の最適設定がセンサ応答の改善に重要であることを明らかにできたことから，これらの結果は今後のガスセンサの設計にに対して重要な知見となる。また，環境モニタリングやヘルスケアなどへの今後のガスセンサの応用・活用に対しても，その可能性を高めることに寄与できたと考えている。
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