多孔性金属錯体をセンシングマテリアルとするガス分析デバイスの開発

• 研究課題/領域番号: 26810076
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 大平 慎一 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (60547826)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ガスセンサー / 多孔性金属錯体 / オプティカルガスセンサー / 水 / 光ファイバーセンサー

研究成果の概要

本研究では、高いガス吸蔵性が知られている多孔性金属錯体（metal-organic frameworks, MOF）を感応剤とするガスセンサーの開発を進めてきました。特に、金属イオンと配位子の組み合わせにより、大きく異なるガスへの選択性や吸蔵量の特性をMOFの中でも、ガス種に対するケモクロミズムを示すものに注目し、従来のMOFを利用したガスセンシングよりも高い選択性と感度を持つ手法を開発してきました。銅イオンとベンゼントリカルボン酸からなるMOFが水分子の吸着により特異的な色の変化を示し、加熱なしで脱着可能な性質によるセンサーは、工業用ガス中微量水分の検出に有用であることを実証しました。

研究成果

• [雑誌論文] Matrix Isolation with an Ion Transfer Device for Interference-free Simultaneous Spectrophotometric Determinations of Hexavalent and Trivalent Chromium in a Flow-based System (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira, K. Nakamura, M. Chiba, P.K. Dasgupta, K. Toda
  • 雑誌名: Talanta 巻: 164 ページ: 445-450
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2016.08.079
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] インライン電気透析法による溶存イオン分析のための精製・分離・濃縮 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 65 号: 10 ページ: 563-573
  • DOI: 10.2116/bunsekikagaku.65.563
  • NAID: 130005277807
  • ISSN: 0525-1931
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simultaneous analysis of silicon and boron dissolved in water by combination of electrodialytic salt removal and ion-exclusion chromatography with corona charged aerosol detection (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Mori, K. Sagara, K. Arai, N. Nakatani, S. Ohira, K. Toda, H. Itabashi, D. Kozaki, Y. Sugo, S. Watanabe, N. S. Ishioka, and K. Tanaka
  • 雑誌名: J. Chromatography A 巻: 1431 ページ: 131-137
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2015.12.064
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Fiber Optic Sensor with a Metal Organic Framework as a Sensing Material for Trace Levels of Water in Industrial Gases (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira, Y. Miki, T. Matsuzaki, N. Nakamura, Y. Sato, Y. Hirose, K. Toda
  • 雑誌名: Analytica Chimica Acta 巻: 886 ページ: 188-193
  • DOI: 10.1016/j.aca.2015.05.045
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous Electrodialytic Preconcentration and Speciation of Chromium(III) and Chromium(VI) (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira, K. Nakamura, C.P. Shelor, P.K. Dasgupta, K. Toda
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 87 号: 22 ページ: 11575-11580
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b03464
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Elecrodialytic matrix isolation for metal cations (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira, Y. Hiroyama, K. Nakamura, T. Koda, P.K. Dasgupta, K. Toda
  • 雑誌名: Talanta 巻: 132 ページ: 228-223
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2014.09.013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] On-line electrodialytic matrix isolation for chromatographic determination of organic acids in wine (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira, K. Kuhara, A. Shigetomi, T. Yamasaki, Y. Kodama, P.K. Dasgupta, K. Toda
  • 雑誌名: Jounral of Chromatography A 巻: 1372 ページ: 18-24
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2014.10.077
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 物質変換によるキャリブレーションフリーな高速液体クロマトグラフィーの検出法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金田恭介，松崎 徹，森 秀太，大平慎一，戸田 敬
  • 学会等名: 第76回分析化学討論会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 多孔性金属錯体Cu-BTCによる微量水分オプティカルセンサーの特性向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村奈央，三木雄輔，遠藤仁晃，松崎 徹，大平慎一，廣瀬泰夫，戸田 敬
  • 学会等名: 第76回分析化学討論会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] Ultra sensitive fiber optic water sensor by means of metal organic frameworks sensing layer (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-Ichi Ohira
  • 学会等名: EMN MOF meeting
  • 発表場所: 青島，中国
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 金属有機構造体を用いた微量水分センシングシステムの特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三木雄輔，遠藤仁晃，広瀬泰夫，大平慎一，中村奈央，戸田 敬
  • 学会等名: 日本分析化学会第65年会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 金属有機構造体を用いた水分分析計の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 遠藤仁晃，三木雄輔，中村奈央，大平慎一，広瀬泰夫，戸田 敬
  • 学会等名: 日本分析化学会第65年会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] Trace water determination by means of fiber optic gas sensor with metal organic framework as a sensing material (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira, Y. Miki, M. Endo, N. Nakamura, Y. Hirose, K. Toda
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: ハワイ，米国
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Electrodialytic ion transfer for sample pretreatment, separation and preconcentration for ionic solute analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira, K. Nakamura, T. Yamasaki, P.K. Dasgupta, K. Toda
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: ハワイ，米国
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 物質の相間移動を利用した分析化学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一
  • 学会等名: 第9回日本化学会東海支部若手研究者フォーラム
  • 発表場所: 愛知工業大学
  • 年月日: 2015-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] 電気透析法による溶存イオンのインライン濃縮 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一，山崎孝幸，戸田 敬
  • 学会等名: 第52回フローインジェクション分析講演会
  • 発表場所: 桐生地域地場産業振興センター
  • 年月日: 2015-11-20
• [学会発表] 電気透析法による溶存イオン分析のための前処理～マトリックスからの分離・酸化数別分離・濃縮～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一
  • 学会等名: 第26回クロマトグラフィー科学会議
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2015-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] Electrodialytic Matrix Isolation and Preconcentration for Ionic Solutes (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira, T. Yamasaki, K. Toda
  • 学会等名: 2015 China-Japan-Korea Symposium on Analytical Chemistry
  • 発表場所: Haeundae Grand Hotel, Busan
  • 年月日: 2015-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] 多孔性金属錯体を用いた高感度微量水分オプティカルセンサー (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村 奈央，三木雄輔，遠藤仁晃，松崎 徹，大平慎一，廣瀬泰夫，戸田 敬
  • 学会等名: 日本分析化学会第64年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Electrodialytic preconcentration for the determination of chloroacetates in tap water (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira, T. Yamasaki, K. Toda
  • 学会等名: The 8th Adia-pacific symposium on ion analysis
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] Electrodialytic separation and preconcentration for chromium speciation analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-Ichi Ohira, Koretaka Nakamura, Phillip Shelor, Purnendu K. Dasgupta, Kei Toda
  • 学会等名: 19th the International Conference on Flow Injection Analysis and Related Technologies (ICFIA2014)
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-05
• [学会発表] 溶存イオン分析のためのインライン前処理と実試料への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一，山崎 孝幸，中村 惟孝，戸田 敬
  • 学会等名: 第31回イオンクロマトグラフィー討論会
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] 電気透析による溶存クロムの抽出・濃縮と化学形態別分離 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一，中村 惟孝，戸田 敬
  • 学会等名: 第31回イオンクロマトグラフィー討論会
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] 電気透析による分析のための前処理とpH緩衝溶液の生成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一
  • 学会等名: 国立六大学連携コンソーシアム新技術説明会
  • 発表場所: JST東京本部別館
  • 年月日: 2014-11-14
• [学会発表] 非侵襲な医療診断を目指した呼気成分分析システ (2014)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一，戸田敬
  • 学会等名: 第6回日本安定同位体・生体ガス医学応用学会大会
  • 発表場所: 東邦大学
  • 年月日: 2014-11-01
• [学会発表] 非侵襲な医療診断を目指した呼気成分分析システム (2014)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一，戸田敬
  • 学会等名: 第2回熊本大学医工連携フォーラム
  • 発表場所: 熊本大学医学部
  • 年月日: 2014-10-29
• [学会発表] 溶存クロム種の化学形態別オンサイト分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村惟孝，大平慎一，戸田 敬
  • 学会等名: 日本分析化学会第63回年会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 電気透析による溶存イオンのマトリックス分離と濃縮による飲料物・水試料の分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山崎孝幸，大平慎一，戸田 敬
  • 学会等名: 日本分析化学会第63回年会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] イオン抽出デバイス結合型イオンクロマトグラフィー (2014)
  • 著者名/発表者名: 森 勝伸，大平慎一，中谷暢丈，戸田 敬，板橋 英之
  • 学会等名: 日本分析化学会第63回年会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 電界下での泳動作用と膜透過による溶存イオンの検出・前処理・分離・濃縮 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一
  • 学会等名: 第32回九州分析化学若手の会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2014-07-25
  • 招待講演
• [学会発表] 多孔性金属錯体を感応膜とした高感度水分センサー (2014)
  • 著者名/発表者名: 松﨑 徹，中村奈央，三木雄輔，廣瀬泰夫，大平慎一，戸田 敬
  • 学会等名: 第32回九州分析化学若手の会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2014-07-25
• [学会発表] フィードバック電気透析による溶離液pHの自在制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大平慎一，森 秀太，戸田 敬
  • 学会等名: 第74回分析化学討論会
  • 発表場所: 日本大学工学部
  • 年月日: 2014-05-25
• [備考]
  • URL: http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~ohira/
• [産業財産権] ガス濃度検出ユニット及びガス濃度測定方法 (2016)
  • 発明者名: 三木雄輔，廣瀬泰夫，遠藤仁晃，戸田敬，大平慎一
  • 権利者名: 三木雄輔，廣瀬泰夫，遠藤仁晃，戸田敬，大平慎一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 公開番号: 2016-153732
  • 出願年月日: 2016-07-22
• [産業財産権] 水分濃度検出ユニット、及び水分濃度検出方法 (2015)
  • 発明者名: 大平慎一，戸田 敬，三木雄輔，遠藤仁晃，廣瀬泰夫
  • 権利者名: 国立大学法人熊本大学，大陽日酸株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-031457
  • 出願年月日: 2015-02-20