3元素電極を用いた液中熱プラズマによる高感度水素検出用ナノカーボンの一段合成

使用三元件电极的浸没热等离子体一步合成纳米碳以实现高灵敏度氢检测

基本信息

批准号：
22656021
负责人：
佐野紀彰
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22656021/
关键词：
プラズマ液体中プラズマナノ材料

项目摘要

本研究の目的は、液体中アーク放電の反応場にC, Pd, Niの3元素の混合電極を使用して機能性ナノ粒子を合成し、生成物の水素センサとしての性能が高くなる合成条件を探索するというものである。研究機関が1年なので、詳細な条件探索はできないが、合成条件と生成物の性質との関係に存在する傾向を見出すことができれば本研究の目標は達成できたと言える。本研究では、炭素陽極に穴を開け、そこにPdとNiの混合粉を詰めて放電し、生成物を得た。生成前の混合粉中のPd:Ni比と生成物中の比を比較すると、それらは一致せず、初期混合条件に依存することがわかった。すなわち、放電前の電極中のNi/Pd比が0.15よりも小さいときは放電後の生成物中のNi濃度が増加し、逆に放電前の電極中のNi/Pd比が0.15よりも大きいときはNi濃度が減少する傾向がある。このデータは目的とするPd:Niを得るために不可欠のものであり、生成物の水素検出性能はこの比に大きく影響を受けるため、重要な知見となる。その他、金属粒子径の分布と炭素部分の結晶性・分散性についての測定を行った。なお、炭素部分の結晶性は条件に依存しなかった。さらに、水素検出実験を行い、水素に対して高い検出性能を示す最適Pd:Ni比が存在する可能性があることを明らかにした。実験では、Pdのみ、Pd/Ni合金、Niのみのナノ粒子を分散させたカーボンナノホーンを合成し、Pd/Ni合金のときが最も水素検出特性が優れることを確認した。

这项研究的目的是在液体中弧排出的反应场中使用C，Pd和Ni的混合电极合成功能性纳米颗粒，并探索将产品性能改善作为氢传感器的合成条件。由于研究机构已经有一年历史了，因此无法进行详细的状况搜索，但是如果我们能找到合成条件与产品特性之间关系中存在的趋势，我们可以说这项研究的目标可以实现。在这项研究中，将一个孔钻入碳阳极，并将混合的PD和Ni粉末填充到粉末中并排出以获取产品。在形成之前比较混合粉末中的PD：NI比，并且产品中的比率表明它们不匹配，并且取决于初始混合条件。也就是说，当放电前电极的Ni/PD比小于0.15时，排出后产物中的Ni浓度增加，另一方面，当放电前电极中的Ni/PD比大于0.15时，Ni浓度会降低。该数据对于获得所需的PD：Ni至关重要，并且产品的氢检测性能受到该比率的极大影响，这使其成为重要的发现。另外，测量了金属粒径的分布以及碳部分的结晶度和分散性。碳部分的结晶度不取决于条件。此外，进行了氢检测实验，以表明可能存在最佳的PD：Ni比，该比率表现出氢的高检测性能。在实验中，合成了仅PD，PD/Ni合金和Ni仅纳米颗粒的碳纳米角体，并合成了纳米颗粒，并证实PD/Ni合金具有最佳的氢检测性能。