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ウェアラブル型グルコースセンサにむけた低pH駆動型水酸化ニッケル電極触媒の開発

开发用于可穿戴葡萄糖传感器的低pH驱动氢氧化镍电催化剂

基本信息

批准号：
20K21133
负责人：
丹羽修
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Saitama Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、酵素を用いないウェアラブル型グルコースセンサにむけた低pH駆動型水酸化ニッケル(Ni）電極触媒の開発を目的とする。報告者らは、窒素化したカーボン電極上にNiナノ粒子を形成すると、電気化学的な触媒活性が飛躍的に向上することを発見した。そこで低圧真空プラズマにより窒素化したカーボン電極にNiナノ粒子を電析され、①カーボンマトリックスとナノ粒子の電気的な相互作用を変化、或いは②Ni粒子を水酸化して触媒活性点を増加させることで、より低いpHでの糖酸化検出をめざしている。昨年度は、窒素化カーボンに修飾したNiナノ粒子のグルコース酸化の濃度依存性やpHを低下させた時の影響について調べ、窒素化の効果を確認した。2022年度は、これまでプラズマによるカーボン窒素導入量が１％強程度に留まっていたため、プラズマ処理条件を変えて窒素導入量を増加させることを検討した。具体的には、窒素プラズマ処理時の圧力依存性や使用するカーボン膜中のsp2結合の分率などについて検討した。今回は、比較的sp2結合が多い膜を使用し、プラズマガス圧を20, 15, 10, 5 パスカル（Pa)と4条件で検討したところ、プラズマ処理時の圧力が20 Paの時、1.7％の窒素導入量だったのに対して、5 Paでは3.1%まで増加させることができた。条件を変えて処理した窒素化カーボン膜に同量のNiナノ粒子を電析させ、アルカリ水溶液中で、表面の水酸基の酸化還元挙動の電位掃引速度依存性を調べると、窒素導入量が多い膜に形成したナノ粒子でより速い酸化還元応答が得られた。また、グルコースの酸化特性について調べたところ、同様に窒素導入量が多いカーボン膜上に形成したNiナノ粒子でより高いグルコース酸化電流を得ることができた。更に同様の効果を示すと考えられる他の金属の利用や大きな電流値が得られる多孔質カーボンの利用も検討している。

This study では, enzyme をいないウェアラブル type グルコースセンサにむけた low pH 駆 moving type water acidification ニッケル (Ni) electrode catalyst の open 発を purpose とする. Reporter らは, smothering element したカーボン electrode に Ni ナをノ particles formed すると, electricity 気 chemical な catalyst activity が leap に upward することを発 see した. Low そこで圧 vacuum プラズマにより smothering element change したカーボン electrode に Ni ナをノ particle electrode され, (1) カーボンマトリックスとナノ particle の electric 気な interaction を variations, or いは (2) the Ni particles を water acidification して catalytic activity を raised a bit させることで, よりい low pH での sugar acidification 検 out をめざしている. Annual は yesterday, smothering element カーボンに modified した Ni ナノ particle のグルコース acidification の concentration dependence や low pH をさせたの impact について adjustable べ, smothering element の unseen fruit を confirm した. 2022 annual は, これまでプラズマによるカーボン smothering grain import quantity が 1% degree に leave まっていたため, プラズマ処を bedding conditions - えて smothering grain import quantity を raised plus させることを beg し検た. Specific には, smothering プラズマ処 when Richard の pressure dependency や use するカーボンの sp2 combination in membrane の fraction などについて beg し検た. This time が, comparatively sp2 combined with が multiple conjunctimembrane を using, プラズガスガス pressure を20, 15, 10 5 パスカル (Pa) と 4 conditions で beg し検たところ, プラズマ処 when Richard の pressure が Pa の 20, 1.7% の smothering grain import quantity だったのにし seaborne て, 5 Pa では 3.1% まで raised plus させることができた. Conditions を - えて処 Richard した smothering element change カーボン membrane に commensuration の Ni ナをノ particle electrode させ, アルカリ in aqueous solution, acid base のので, surface water acidification is yuan 挙の potential sweep lead speed dependency を adjustable べると, smothering grain import quantity が formed い membrane にしたナノ particle でより speed い yuan 応 answer が acidification have られた. また, グルコースの acidification characteristics について adjustable べたところ, with others in に smothering grain import quantity more than がいカーボン membrane に form した Ni ナノ particle でより high いグルコース acidification current を must ることができた. With others in more にの unseen fruit を shown すと exam えられる he の metal の use やきな current numerical が must られる porous カーボンの using も beg し検ている.