| 研究実績の概要 |
本課題研究では、クリーンエネルギーとして期待される水素やメタンを精度良く検知可能な接触燃焼式センサの開発を目指し、実用に供することが可能な新規触媒の開発ならびに触媒の形態制御によるセンサ特性の高度化を行う。
2023年度は低温でも水素検知を可能とする触媒材料開発を目指し、H2に対する燃焼活性を示すPtに助触媒としてアパタイト型希土類ケイ酸塩（Ln10Si6O27 (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd)）を組み合わせた。Ln10Si6O27 (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd)を用いたセンサの中では、7wt%Pt/Eu10Si6O27を用いたセンサが室温において最も良好なH2検出特性を示すことがわかった。
より高活性なH2燃焼触媒の開発を目指し、Eu10Si6O27のSiサイトに他の金属イオンを部分置換した7wt%Pt/Eu10(Si0.95M0.05)6O27－δ (M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu) を合成した結果、7wt%Pt/Eu10(Si0.90Mn0.10)6O27－δを用いたセンサが室温においてもH2濃度を定量的に検出可能であり、7wt%Pt/Eu10Si6O27を用いたセンサと比較して、高いセンサ出力値を示すことがわかった。これは、価数変化しやすいMn2+/3+/4+を添加することで助触媒の酸素放出特性が向上し、Ptに酸素が効率良く供給され、高価数のPt2+/4+の割合が増加した結果、より低温で酸素を放出しやすくなったことで、H2燃焼反応が促進されたためと考えられる。また、同触媒を用いたセンサは低濃度（0～200ppm）においてもH2濃度変化を定量的に検出可能であることがわかった。
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