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2014 年度 実施状況報告書

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

研究課題/領域番号 26810076
研究機関熊本大学

研究代表者

大平 慎一  熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (60547826)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードガスセンサー / 多孔性金属錯体
研究実績の概要

本研究では,多孔性金属錯体を感応剤とするオプティカルガスセンサーの開発を行っている。今年度は,これまでフィルターの上に沈着した結晶にガスを吸着しすることで生じたケモクロミズムを固体素子により検出していた。しかしながら,長期安定性や感度の点で問題があった。そこで,今年度は,まず,多孔性金属錯体の薄膜をガラス板状に形成し,ガラス板の側面から導入した光により吸光度を検出するマルチリフラクションによる手法を検討した。ガラス板状に銅とトリメシン酸からなる多孔性金属錯体であるCu-BTCを固定するため,スピンコート法,スプレー法を検討したが均一な膜形成ができなかった。また,透明基板上に電解により薄膜を形成するために,ITO電極基板に銅薄膜を形成し,Cu-BTCの電解生成を試みたが均一な薄膜の形成は困難であった。そこで,多孔質な材料の孔の中で合成することで,高いガス吸収性と安定性,さらに,十分な光透過性を有する感応膜を形成する手法を試みた。多孔質材料として,アクリルやポリエチレンの焼結体,銅メッシュ,テフロンフィルターを使用した。テフロンフィルターを使用した際に最も均一な感応膜を形成できた。さらに,このフィルターに対して,ガスを透過することでガス吸収し,同時に,光を透過することでin-situに検出できるセル構造を考案した。すると,産業用ガス中の水を高感度にとらえることが可能となった。本法は,フィルター内に形成する多孔性金属錯体の種類を変え,また,目的ガスと多孔性金属錯体により生じるケモクロミズムに適したLED光源を用意することで多様なガス成分の分析に対応可能なシステムを構築できると期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

種々の評価の結果,多孔質材料に多孔性金属錯体をin-situで合成したものが最もよい特性を示すことがわかった。また,この結果を踏まえガス成分の捕集と吸光度による検出を同時に行うセルを試作し,実際に応答を得ることができた。

今後の研究の推進方策

今後は,これまでに確立した多孔性金属錯体を感応剤とし,ガス成分の捕集と同時に吸光度検出可能なシステムを二酸化炭素や他のガス成分の分析へと展開していく。

次年度使用額が生じた理由

使用金額に端数がでたため。

次年度使用額の使用計画

次年度分の予算に組み込んで使用する。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Electrodialytic matrix isolation for metal cations2015

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira, Y. Hiromaya, K. Nakamura, T. Koda, P.K. Dasgupta, K. Toda
    • 雑誌名

      Talanta

      巻: 1312 ページ: 228-233

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.talanta.2014.09.013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-line electrodialytic matrix isolation for chromatographic determination of organic acids in wine2014

    • 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

      Journal of chromatography A

      巻: 1372 ページ: 18-24

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2014.10.077

    • 査読あり
  • [学会発表] Electrodialytic separation and preconcentration for chromium speciation analysis2014

    • 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
  • [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
      特願2015-031457
    • 出願年月日
      2015-02-20

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公開日: 2016-06-01  

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