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2018 年度 実績報告書

揮発性有機化合物の高感度検出用固体インピーダンス型ガスセンサの構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K05939
研究機関九州工業大学

研究代表者

清水 陽一  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (20192114)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードガスセンサ / 固体電解質 / インピーダンス / 揮発性有機化合物 / アンモニア / 窒素酸化物
研究実績の概要

最終年度として、揮発性有機化合物(Volatile Organic Compounds: VOC; アセトン、トルエン等)濃度測定用ガスセンサを開発するために、以下の研究を行った。まずは高い検知感度とガス選択性を有するレセプタ材料で従来電気化学デバイスでは使用できなかった、ゼオライト等の触媒の検討。また、固体電解質をインピーダンストランスデューサとするため、その高導電性・高化学的安定性イオン導電性セラミックスの開発、及び、これらの新しいレセプタ材料と固体電解質を組み合わせた新型のデバイスのセンサ応答特性について検討した。
トランスデューサ材料には,高イオン電性と高安定性を有するNa5DySi4O12 (Na+導電体)および,Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 (Li+導電体)の新規湿式合成法の開発を行った。これらの合成法ではマイクロ波処理が性能に大きく影響を与えることを見出し、単相の合成手法を確立した。レセプタ材料では、各種ゼオライト、および各種イオン交換型ゼオライト系の多孔質体を検討し、NO,NO2に大きな感度を有するセンサを開発した。また、アンモニアセンサに関する材料設計指針を得た。また、電気泳動法によるレセプタのトランス
デューサへの高配向性化、高次成形法を開発した。また、酸化物レセプタ系センサ素子では、各種材料探索を行い、新規に銅系酸化物のCO、NOxガスに対する応答特性(応答感度,精度,選択性,作動安定性等)を素子のインピーダンス変化として確認した。応答機構は、インピーダンス解析、ガス吸着特性等により解析した。現在、材料の薄膜化等により、高感度化を進めている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] PaiChai University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      PaiChai University
  • [雑誌論文] Improvement of Sensing Performance of Imedancemetric C2H2 Sensor Using SmFeO3 Thin-Film Prepared by a Polymer Precursor Method2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohisa Tasaki, Satoko Takase, Youichi Shimizu
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 19 ページ: 773(1-12)

    • DOI

      10.3390/s19040773

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solid Electrolyte Impedancemetric NOx Sensor Attached with Zeolite Receptor2018

    • 著者名/発表者名
      Youichi Shimizua, Hikaru Nakanoa, Satoko Takasea, and Jeong-Hwan Song
    • 雑誌名

      Sensors & Actuators B

      巻: 264 ページ: 177-183

    • DOI

      10.1016/j.snb.2018.02.146

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ゼオライト系レセプタを用いた固体電解質インピーダンス型NOxセンサの応答特性2018

    • 著者名/発表者名
      福島悠太、高瀬 聡子、清水 陽一
    • 雑誌名

      Chemical Sensors

      巻: 34A ページ: 112-114

  • [学会発表] NASICON型リチウムイオン導電体の湿式合成と高性能化2019

    • 著者名/発表者名
      市吉 航、高瀬聡子、清水陽一
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
  • [学会発表] Design of Gas Sensor Device Using Solid-Electrolyte Impedance Transducer2019

    • 著者名/発表者名
      Youichi Shimizu
    • 学会等名
      22nd International Conference on Solid State Ionics (SSI-22)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マイクロ波アシスト湿式法によるNa5DySi4O12系固体電解質の合成2018

    • 著者名/発表者名
      寺田光希,高瀬聡子,清水陽一
    • 学会等名
      2018年電気化学秋季大会
  • [学会発表] ゼオライト系レセプタを用いた固体電解質インピーダンス型ガスセンサ2018

    • 著者名/発表者名
      福島悠太,高瀬聡子,清水陽一
    • 学会等名
      平成30年度 日本セラミックス協会 九州支部 秋季研究発表会

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公開日: 2019-12-27  

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