2010 Fiscal Year Annual Research Report
規則性2次元ナノポーラス材料を用いた揮発性芳香族化合物ガスセンサ用検知膜の創製
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22310054
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
石井 亮 独立行政法人産業技術総合研究所, コンパクト化学システム研究センター, 主任研究員 (40356431)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長縄 竜一 独立行政法人産業技術総合研究所, 環境管理技術研究部門, 研究員 (40357637)
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| Keywords | 環境材料 / 有害化学物質 / ガスセンサ |
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| Research Abstract |
揮発性芳香族化合物(以下AVOC)用ガスセンサに資する規則性2次元ナノポーラス材料からなる検知膜の創製のため感度向上に寄与する2つの課題:(1)親AVOCガス官能基であるアミノフェニル部位の規則性2次元ナノポーラス材料細孔骨格への導入方法の検討、及び(2)当該材料からなる均一膜形成条件の抽出と最適化、について検討を行った。(1)の課題については、アミノフェニル部位導入のための条件を抽出するため、種々のシランカップリング剤と前駆体無機層状化合物を用いた細孔骨格導入の検討を行った。具体的には、1結合官能基型シラン化合物(例:メチルトリエトキシシラン)及び2結合官能基型シラン化合物(例:ビストリエトキシシリルエチレン)について合計7種類及び前駆体無機層状化合物としてカネマイト及びアイラライトを用いた。検討の結果、カネマイトについてはデラミネーション(層剥離)が進行し規則性細孔が形成せず、アイラライトについては用いたすべてのシラン化合物について好適に規則性細孔を形成することが分かった。今後はこのアイラライトを前駆体の候補に絞りアミノフェニル部位の細孔骨格導入を行う予定である。(2)の課題については、2次元ナノポーラス材料粒子をセンサ素子となる水晶振動子電極上に均一に坦持する条件についてディップ法とキャスト法の両方を用いて比較検討した。その結果、キャスト法により電極表面に材料粒子がほぼ均一に坦持された膜を形成出来ることが分かった。また、得られた膜のAVOCガス応答性は、電極表面との密着性に依存することが分かった。電極表面をシランカップリング剤で改質し材料粒子との密着性を向上させたところ、AVOCガスであるトルエンガスについての応答性が向上した.最も良い条件での当該検知膜のセンサ感度は3ppm/Hzであり、今年度の目標値(4ppm/Hz)を達成した。また、既存の高分子材料であるスチレンを用いて同様の実験を行ったところ感度は11ppm/Hzであり、規則性2次元ナノポーラス材料からなる検知膜の優位性が明らかとなった。
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