Design of Environmental-Ion Sensor Device Based on Photo-Acoustic Spectroscopic Transducer

基于光声光谱传感器的环境离子传感器装置设计

基本信息

  • 批准号:
    22H01780
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 11.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2022-04-01 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

肥料や各種添加物から環境水中へ流出されるリン酸(水素)イオン、(亜)硫酸イオンや(亜)硝酸イオンなどのアニオンは、河川、湖沼、湾内などの閉鎖系水域における富栄養化等の主因となる環境汚染物質であり、国内だけでなく、農業国の東南アジアや国内でも大きな問題となっている。また、環境水の検出は、SDGsの#6(安全な水)にも大きく関与するため、地球規模で解決すべき大きな課題でもある。本研究では、これらの水環境問題を解決するために、環境水中でのイオンを高感度で検知できる全固体型環境イオンセンサデバイスを構築することを最終目的としている。当該年度は、まず、各環境イオンと大きな相互作用を示すレセプタ材料候補の探索、合成と評価を行った。レセプタ材料には、化学的安定性と電子導電性を有し、主に環境イオンとなる各種アニオンとの相互作用が期待される複合酸化物を検討した。酸化物には、従来の研究も踏まえ、電極触媒活性が期待される種々のペロブスカイト型酸化物(ABO3)、スピネル型酸化物(AB2O4)、 (A: La, Sm, Gd, B: Fe, Co. Ni, Cu)等を取り上げ、それらは主に高分子錯体前駆体法により作製した。これらの酸化物レセプタのキャラクタリゼーションは、XRD,XPS,SEM,TPD,TEM等により精密に行い、レセプタの構造・物性解析を行った。センサ素子の精密成形法として、酸化物粉末から電気泳動析出法により厚膜電極を作製する手法をほぼ構築した。センサ応答としては、まず各種レセプタ電極を用いて電気化学測定により各酸化物レセプタと環境イオンの相互作用を検討した。その結果、Sm-Cu-O系酸化物が亜硫酸イオンに、Cu-Co-O系酸化物が硫酸イオンに、大きな相互作用を示すことを初めて見出した。特に硝酸イオンは検知が難しく、これまでほとんど報告がないため、大きな収穫があったと言える。
从肥料和各种添加剂中流入环境水中的磷酸(氢)等阴离子,(a)硫酸盐离子和(a)硝酸盐离子等是河流,湖泊和贝斯的封闭水中的富裕营养。它是一种环境污染物,是造成的主要原因,不仅在日本,而且在东南亚和农业国家也成为一个主要问题。此外,对环境水的检测也是一个主要问题,应该在全球规模上解决,因为它与可持续发展目标#6(安全水)大有参与。在这项研究中,为了解决这些水环境问题,最终的目的是建立一个可检测具有高灵敏度环境水的离子的整个固体环境设备。在财政年度,我们首先探索并构成了受体材料候选物,这些候选物与每个环境离子显示出很大的相互作用。该受体材料具有化学稳定性和电子电导率,预计将与主要是环境离子的各种阴离子相互作用。基于常规研究,氧化物,各种Pelob Scite氧化物(ABO3),尖晶石型氧化物(AB2O4),(A:LA,LA,SM,B:FE,COO),预计将具有电极催化剂Ni,Cu,Cu,Cu,Cu,主要由聚合物复合体前体法制造。等。等。这些氧化物受体的表征通过XRD,XPS,SEM,TPD,TEM等精确地进行,并分析了接收器的结构和物理特性。作为传感器元件的精确成型方法,形成了通过电子游泳分析从氧化物粉中产生厚膜电极的方法。作为传感器响应,我们首先使用各种接收电极使用电化学测量来检查每个氧化物接收器与环境离子之间的相互作用。结果,首次发现SM-CU-O氧化物是硫酸盐离子Cu-Co-O氧化物在硫酸盐离子中的主要相互作用。特别是,硝酸盐离子很难检测到,到目前为止,几乎没有报道,因此可以说有很大的收获。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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  • 通讯作者:
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