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2015 年度 実績報告書

触媒活性の最適制御による固体電解質型ガスセンサの高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 25288109
研究機関九州大学

研究代表者

三浦 則雄  九州大学, 産学連携センター, 教授 (70128099)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード安定化ジルコニア / 固体電解質 / ガスセンサ / 混成電位 / 環境汚染ガス / 固体電気化学 / 揮発性有機化合物 / 炭化水素
研究実績の概要

固体電解質型ガスセンサは、環境汚染物質のモニタリングに有望である。本研究では、固体電解質を基本構成材料に用いたセンサにおいて、電気化学反応や気相反応の触媒活性を最適制御することにより、優れたガス検知特性を引き出せるセンサの開発を目指す。本年度は昨年度に引き続き、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を用いたガスセンサの作製・評価を行った。
1) 平衡電位応答型のYSZ酸素センサの検知極材料として、Fe系ペロブスカイト型酸化物の応答特性について調べた。検討した材料の中から、BaFeO3が酸素のみに選択的に応答し、ネルンスト式に従った酸素濃度依存性を示すことが分かった。この検知極は、繰り返し応答やCO2に対する耐久性も優れており、高価なPt検知極を代替する可能性がある。
2) Zn-Ta-Oを検知極に用いた混成電位応答型水素センサの開発を行った。この検知極を500℃において、水素を含む窒素中で14日間のエージングを行うことで、水素感度が4倍以上に増大し、優れた特性を示すことが分かった。さらに、エージング効果についてXPSを用いて調べたところ、検知極表面に形成されたZnTa2O6層が応答特性の改善に寄与していることがわかった。
3) 熱的・化学的耐久性に優れたZrSiO4に、電気化学活性が高いAu微粒子を添加した検知極を有したYSZセンサを作製した。Au微粒子の添加量を変えて応答特性を調べたところ、10wt%のAuを添加した検知極は、水素に対して選択的に応答することが分かった。この検知極の触媒活性を分極測定によって調べたところ、水素に対してのみ高い電気化学反応活性と低い気相触媒反応活性を示すことから、良好な特性が得られることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Sensing Characteristics of YSZ-based Oxygen Sensors Attached with BaxSr1-xFeO3 Sensing-electrode2016

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Iio, Hiroshi Ikeda, Sri Ayu Anggraini, Norio Miura
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 285 ページ: 234- 238

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2015.04.015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acceleration of the Aging Process of YSZ-based H2 Sensor Using Zn-Ta-O Sensing-electrode2016

    • 著者名/発表者名
      Sri Ayu Anggraini, Hiroshi Ikeda, Norio Miura
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 223 ページ: 738-742

    • DOI

      10.1016/j.snb.2015.09.150

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tuning H2 Sensing Performance of Zirconia-based Sensor using ZrSiO4(+Au) Sensing-electrode2015

    • 著者名/発表者名
      Sri Ayu Anggraini, Hiroshi Ikeda, Norio Miura
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 171 ページ: 7-12

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2015.05.007

    • 査読あり
  • [学会発表] Zirconia-based Sensor Attached with CuCrFeO4 and CoCrFeO4 Electrodes for Selective CO Detection2016

    • 著者名/発表者名
      Sri Ayu Anggraini, 池田 弘, 三浦 則雄
    • 学会等名
      第54回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      アバンセ, 佐賀県佐賀市
    • 年月日
      2016-01-07 – 2016-01-07
  • [学会発表] Amperometric Zirconia-based Sensor Attached with NiFe2O4 Sensing-electrode for Selective NO2 Detection2015

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Yoshida, Hiroshi Ikeda, Sri Ayu Anggraini, Norio Miura
    • 学会等名
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2015)
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu USA
    • 年月日
      2015-12-16 – 2015-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Potentiometric YSZ-based Gas Sensor by Using Graphite as a Novel Sensing-electrode2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Fujii, Hiroshi Ikeda, Sri Ayu Anggraini, Norio Miura
    • 学会等名
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2015)
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu USA
    • 年月日
      2015-12-16 – 2015-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective CO Detection Using YSZ-based Sensor with a Combination of CuCrFeO4 and CoCrFeO4 Electrodes2015

    • 著者名/発表者名
      Sri Ayu Anggraini, Hiroshi Ikeda, Norio Miura
    • 学会等名
      The 11th Asian Conference on Chemical Sensors (ACCS2015)
    • 発表場所
      Shangri-La's Rasa Sayang Resort & Spa, Penang Malaysia
    • 年月日
      2015-11-17 – 2015-11-17
    • 国際学会
  • [学会発表] High Performance Solid-State Electrochemical Gas Sensors2015

    • 著者名/発表者名
      Norio Miura
    • 学会等名
      The 11th Asian Conference on Chemical Sensors (ACCS2015)
    • 発表場所
      Shangri-La's Rasa Sayang Resort & Spa, Penang Malaysia
    • 年月日
      2015-11-15 – 2015-11-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] YSZにグラファイト検知極を付加した固体電気化学式NO2センサ2015

    • 著者名/発表者名
      藤井 利輝, Sri Ayu Anggraini, 池田 弘, 三浦 則雄
    • 学会等名
      第59回化学センサ研究発表会
    • 発表場所
      埼玉工業大学, 埼玉県深谷市
    • 年月日
      2015-09-12 – 2015-09-12
  • [学会発表] スピネル型酸化物を検知極に用いた電流検出型ジルコニアセンサによる選択的NO2検知2015

    • 著者名/発表者名
      吉田 宗一郎, 池田 弘, Sri Ayu Anggraini, 三浦 則雄
    • 学会等名
      第59回化学センサ研究発表会
    • 発表場所
      埼玉工業大学, 埼玉県深谷市
    • 年月日
      2015-09-12 – 2015-09-12
  • [学会発表] YSZにグラファイト検知極を付加した混成電位型ガスセンサ2015

    • 著者名/発表者名
      藤井 利輝, 池田 弘, Sri Ayu Anggraini, 三浦 則雄
    • 学会等名
      第52回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 北九州市
    • 年月日
      2015-06-27 – 2015-06-27
  • [学会発表] NiFe2O4検知極を用いた電流検出型ジルコニアセンサによるNO2検知2015

    • 著者名/発表者名
      吉田 宗一郎, 池田 弘, Sri Ayu Anggraini, 三浦 則雄
    • 学会等名
      第52回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場, 北九州市
    • 年月日
      2015-06-27 – 2015-06-27

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公開日: 2017-01-06  

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