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2009 年度 実績報告書

ガスセンシング反応場のマクロ高次構造・組織制御

研究課題

研究課題/領域番号 20360300
研究機関長崎大学

研究代表者

兵頭 健生  長崎大学, 大学院・生産科学研究科, 助教 (70295096)

研究分担者 清水 康博  長崎大学, 工学部, 教授 (20150518)
キーワードマクロポア / 酸化スズ / 乾式法 / ゾルーゲル法 / ポリメタクリル酸メチル / ガスセンサ
研究概要

(1) 固体電解質型ガスセンサ:PMMA球状微粒子(直径:800nm)からなるテンプレート膜を利用したゾルーゲル法により,発達したサブミクロンオーダーの球状細孔を有するマクロポーラス(mp-)Li_2CO_3-BaCO_3複合炭酸塩膜をAu検知極上に取り付けた固体電解質(NASICON)型ガスセンサは,CO_2に対して高感度で高速に応答回復するばかりでなく,水蒸気共存による影響が少ないことがわかった。
(2) フォトルミネッセンス(PL)型ガスセンサ:上述したPMMAテンプレート膜を利用して得られたmp-Eu_2O_3添加SnO_2膜は,MgOの適量添加によりPL強度が増大しガス応答特性が改善されることがわかった。また,アセトンなどの可燃性ガスに対してはPL強度が低下するがNO_2に対しては増加すること,O_2濃度を高くするとPL強度が高くなる傾向を示すことを確認した。
(3) 半導体型ガスセンサ:(i)メソポーラス(m-)SnO_2の熱安定性を高めるためにリン酸処理が必要であるが,m-SnO_2表面に残存するリン酸根量を制御することにより,ガスセンサ材料としメソ細孔構造を最適化できることを明らかにした。(ii)上述したPMMAテンプレート膜を利用して得られたmp-In_2O_3膜は,添加物を種類や量を制御することでH_2Sに対して高感度化することを明らかにした。(iii)PMMA球状微粒子を分散した酸化物前駆体溶液を超音波噴霧-熱分解することで得られたmp-In_2O_3粉末は,比較的均一な粒径と発達した球状マクロ細孔を有することから,厚膜を簡便に作製する際に用いられるスクリーン印刷技術に応用可能であり,なおかつ得られたガスセンサのNO^2検知特性は非常に高いことを確認した。(iv)メソ細孔とマクロ細孔が高次構造化したメソ・マクロポーラスSnO_2は,ガス拡散性が良好で表面積が大きいなどガスセンサ材料として極めて有用であることを明らかにした。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Effect of Macrostructural Control of an Auxiliary Layer on the CO_2 Sensing Properties of NASICON-based Gas Sensors2009

    • 著者名/発表者名
      Masataka Morio
    • 雑誌名

      Sens.Actuators B 139

      ページ: 563-569

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructural Control of Mesoporous SnO_2 Powders and their H_2 Sensing Properties2009

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Hario
    • 雑誌名

      Sensors and Materials 21

      ページ: 229-239

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Mesoporous and Meso-macroporous SnO_2 Powders and their Application to H_2 Gas Sensors2009

    • 著者名/発表者名
      Luyang Yuan
    • 雑誌名

      Sensors and Materials 21

      ページ: 241-250

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Microstructure of Mesoporous SnO_2 Powders on their H_2 Sensing Properties2009

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Hayashi
    • 雑誌名

      Sens.Actuators B 141

      ページ: 465-470

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノ反応場とメソ・マクロ高次構造の設計・制御による機能性ガスセンサ材料の創製2009

    • 著者名/発表者名
      清水康博
    • 雑誌名

      Electrochemistry 77

      ページ: 535

  • [雑誌論文] 超音波噴霧熱分解法により調製したマクロポーラス酸化物粉末のNO_2検知特性2009

    • 著者名/発表者名
      兵頭健生
    • 雑誌名

      Chemical Sensors 25B

      ページ: 97-99

  • [学会発表] Hydrogen Sensing Properties of Mesoporous SnO_2 Loaded with Noble Metal2010

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Tsumura
    • 学会等名
      Nagasaki Symposium on Nano-dynamics 2010
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2010-01-21
  • [学会発表] Gas-sensing Properties of Photoluminescence-type Macroporous SnO_2-based Sensors2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Kuroiwa
    • 学会等名
      Nagasaki Symposium on Nano-dynamics 2010
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2010-01-21
  • [学会発表] Effect of the Introduction of Macroporous Structure on Gas Sensing Properties of Semiconductor Gas Sensors2009

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Shimizu
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Chemical Sensors
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      20091111-20091114
  • [学会発表] H_2S sensing Properties of Macroporous In_2O_3-based Sensors2009

    • 著者名/発表者名
      Choei Ishibashi
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Chemical Sensors
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      20091111-20091114
  • [学会発表] Effects of Surface Modification of Mesoporous Tin Dioxide with Phosphoric Acid on the Gas Sensing Properties2009

    • 著者名/発表者名
      Takeo Hyodo
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Chemical Sensors
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      20091111-20091114
  • [学会発表] リン酸による多孔質酸化スズの表面改質処理-ガス検知特性への影響-2009

    • 著者名/発表者名
      兵頭健生
    • 学会等名
      2009年日本化学会西日本大会
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      20091107-20091108
  • [学会発表] 発達したマクロポアを有するガス感応性SnO_2蛍光膜の開発2009

    • 著者名/発表者名
      兵頭健生
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      20090916-20090918
  • [学会発表] 固体電解質型CO_2センサ用検知極の構造・組成制御2009

    • 著者名/発表者名
      兵頭健生
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      20090916-20090918
  • [学会発表] 超音波噴霧熱分解法により調製したマクロポーラス酸化物粉末のNO_2検知特性2009

    • 著者名/発表者名
      兵頭健生
    • 学会等名
      第48回化学センサ研究発表会
    • 発表場所
      小金井
    • 年月日
      20090910-20090911
  • [学会発表] ナノダイナミクスに基づいた化学センサの研究開発2009

    • 著者名/発表者名
      兵頭健生
    • 学会等名
      熊本大学-長崎大学連携ナノ物質拠点研究シンポジウム
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2009-12-18
  • [学会発表] 高分子を利用した機能性セラミック材料の創製2009

    • 著者名/発表者名
      兵頭健生
    • 学会等名
      第20回繊維学会西部支部セミナー
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2009-09-29
  • [学会発表] マクロポーラスIn_2O_3センサのH_2S検知特性2009

    • 著者名/発表者名
      石橋長英
    • 学会等名
      第46回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2009-07-11

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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