1998 Fiscal Year Annual Research Report
超イオン導電体を用いた全固体常温作動型酸素センサの高速応答化とそのメカニズム
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09650911
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Research Institution | Tokyo University of Science |
Principal Investigator |
桑野 潤 東京理科大学, 工学部, 助手 (70084390)
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Keywords | 酸素センサ / 固体電解質 / フッ化物 / 応答時間 / 超イオン導電体 |
Research Abstract |
本年度は、常温において高速応答が可能になった短絡電流検出型全固体センサ(Ag/Ag_4I_6WO_4/PbSnF_4/混合検知極層)について、1.検知極材料の形態や混合状態の応答特性に及ぼす影響の検討 2.ウィスカー混合検知極の高速応答化メカニズムを解明するという目的で、下記の三点に関して研究を行い、以下の成果を得た。 1. 検知極混合物の混合状態と応答特性との相関の検討 検知極の混合状態をSEM-EDXで観察し、電子導電性粒子、フッ化物イオン導電体、金属フタロシアニンの三相、それら界面および空隙の検知極内における空間的分布を分析した結果、応答速度および過渡特性は、電子導電性粒子の接触によるネットワーク構造の単純さや網目の粗さと密接に相関しているとが明らかになった。 2. 検知極内における酸素の反応経路モデルの提示と応答速度決定因子の検討 前項の結果を受けて、酸素の被検気体からの電極表面への拡散からフッ化物電解質に固溶されるまでの反応の経路を推定し、昨年度のモデルを進化させた数種のモデルを提案した。その妥当性について実験的に検討した結果、応答速度の決定因子として、単純なウィスカーネットワーク形成と金属フタロシアニンが存在する三相界面即ち、還元サイトがネットワーク上に局在化することが高速応答と密接に関連していることが判明した。 3. 初年度の研究成果に基づく検知極の最適化 応答速度に影響を及ぼす因子や検知極内での反応経路モデルを考慮したうえで、電極材料および調製条件の選定を繰り返して、理想的に近い検知極の構成を考案した。その結果、導電性ウィスカー(長さ約20ミクロン、アスペクト比5以上)、鉄フタロシアニン、PbsnF_4の1:7:2の混合物により25秒の高速応答が実現された。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] 江口智康: "常温作動可能な全固体酸素センサの開発の現状" 表面. 36巻,12号. 654-666 (1998)
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[Publications] Tomoyasu Eguchi: "Response Mechanism of Amperometric PbSnF_4-based Oxygen Sensors with Whisker-containing Sensing Electrode Mixtures" Chemical Sensors(Imt'l Academic Pub.). 660-662 (1998)
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[Publications] Tohru Suzuki: "Application of Polyacrylonitrile-based Polymer Eelctrolyte Containing Tetrametrylammonium Perchlorate and Dimethylisulfoxide to O_2 Gas Detection" Rep.Prog.Polym.Phys.Jpn.Vol.41. 321-324 (1998)
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[Publications] Tomoyasu Eguchi: "Optimum Design for the Sensing Electrode Mixtures of PbSn_4-based Oxygen Sensors for Fast Response at Room Temperature" Solid State Ionics. in press. (1999)
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[Publications] Tomoyasu Eguchi: "Response Mechanism of Amperometric Oxygen" Sensors and Actuators,B. in Press. (1999)