半導体性ピラー化層状化合物薄膜の合成と選択的ガスセンサへの応用

• 研究課題/領域番号: 25410242
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 松尾 吉晃 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20275308)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: ピラー化層状化合物 / ガスセンサ / 薄膜 / 層状半導体 / シリル化 / ピラー化 / 炭素 / 半導体性層状化合物

研究成果の概要

アルキルトリクロロシランでシリル化した層状化合物へ長鎖のアルキルアミンを添加して得た層間化合物を有機溶媒中に分散させ、これをキャストすることで薄膜を作製、さらにシリル化後、熱もしくは光還元することでピラー化炭素もしくはピラー化チタン酸薄膜を得ることに成功した。
このうちピラー化炭素薄膜は導電性が高く、細孔中にガスが吸着した際の抵抗変化により、室温下でガス検知を行うセンサとして機能した。シリル化剤の種類や反応時間等を変化させることで、ピラー間隔、ピラー密度や層間距離を制御することができ、サイズの小さな分子のみやアセトンにのみ応答するものを得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] 還元化酸化グラフェンを用いたガスセンサ (2015)
  • 著者名/発表者名: 松尾吉晃
  • 雑誌名: 日本化学会研究会「低次元系光機能材料研究会」ニュースレター 巻: 9 ページ: 2-7
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 97.Preparation of pillared carbon thin films from the reduction of silylated graphite oxide by UV light irradiation and their size selective electrical response to various molecules (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Matsuo, Kenshiro Iwasa, Taito Mimura, Yuji Tachibana
  • 雑誌名: Carbon 巻: 75 ページ: 271-276
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2014.04.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Visible-light Photocatalytic Activity of Microporous Pillared Layered Titanate (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuo, K. Maeda
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 42 号: 5 ページ: 504-506
  • DOI: 10.1246/cl.130051
  • NAID: 10031167805
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり
• [学会発表] ピラー化層状化合物薄膜の作製とガスセンサへの応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒木優伸、松尾吉晃
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 （京都府･京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] メチル基を含むピラー化炭素の作製とガスセンサ特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒木優伸、松尾吉晃
  • 学会等名: 第42回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] 荒木優伸、松尾吉晃疎水性ピラーを含むピラー化炭素薄膜の合成とガスセンサ特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒木優伸、松尾吉晃
  • 学会等名: 日本化学会「低次元系光機能材料研究会」第4回サマーセミナー in 福岡志賀島
  • 発表場所: 休暇村志賀島（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] ピラー化炭素薄膜のガスセンサ特性に及ぼす水の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒木優伸、松尾吉晃
  • 学会等名: 第4回酸化グラフェンシンポジウム
  • 発表場所: 熊本大学（熊本県･熊本市）
  • 年月日: 2015-06-26
• [学会発表] 層間距離を制御した炭素材料の合成と電気化学デバイスへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松尾吉晃
  • 学会等名: 名古屋コンファレンス
  • 発表場所: 名古屋工業大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] ピラー化炭素薄膜のガスセンサ特性に及ぼす水の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒木優伸、松尾吉晃
  • 学会等名: 第41回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 大野城まどかピア(福岡県・大野城市）
  • 年月日: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [学会発表] 分子の大きさを見分けてガスを検知する新型センサの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松尾吉晃
  • 学会等名: 兵庫県立大学知の交流シンポジウム
  • 発表場所: 姫路商工会議所(兵庫県･姫路市)
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] ピラー化炭素薄膜の作製とサイズ選択的ガスセンシング (2014)
  • 著者名/発表者名: 松尾吉晃
  • 学会等名: 島根大学「多機能ナノ/メソ空間材料創出プロジェクト」キックオフ講演会
  • 発表場所: 島根大学（島根県･松江市)
  • 年月日: 2014-07-25
  • 招待講演
• [図書] グラフェン・コンポジット (2014)
  • 著者名/発表者名: 新谷紀雄（監修）
  • 総ページ数: 208
  • 出版者: S&T出版