Improvement of infrared detection sensitivity for dissolved chemical species in water using infrared optical waveguide sensor

利用红外光波导传感器提高水中溶解化学物质的红外检测灵敏度

• 批准号: 20K05566
• 负责人: 堀田 弘樹
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05566/
• 关键词: 海水溶存二酸化炭素; 赤外光導波路; 水中溶存有機化合物; 赤外光導波路センサー; 溶存二酸化炭素; 赤外吸収

水溶液中の二酸化炭素に対する本センサーの検出感度を高めるために、これまで使用してきたフッ素系樹脂膜に変えてポリメタクリル酸系膜を用いた検討を行った。メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル膜を主剤とするポリマー膜を作製した。それぞれの検出限界（測定上限濃度）は、0.55 mmol/L（20 mmol/L）、0.49 mmol/L（20 mmol/L）、0.45 mmol/L（20 mmol/L）であった。炭素鎖の長さを変えたことによる検出感度の変化はほとんどなく、それぞれ同程度の検出限界を示した。膜の疎水性が検出にほとんど影響していないことが示された。そこで次に、ポリメタクリル酸ブチル膜に金属有機構造体であるZIF-8を入れ検出感度の向上を図った。ZIF-8は二酸化炭素を吸着する性質を持つことが知られているため、センサー膜内に取り込まれる二酸化炭素の量が多くなることが期待された。その結果、検出限界（測定上限濃度）0.097 mmol/L（0.5 mmol/L）検出感度の向上が見られたが、高い濃度において直線性を示さず、測定上限は非常に低くなった。多少の感度向上が見られたためZIF-8による二酸化炭素吸着の効果が出ているものと考えられる。一方、水溶液中に溶解した有機溶剤の検出について検討を行った。メタノール、エタノール、アセトニトリル、酢酸エチル、ジメチルスルホキシドについて測定を行った。これらの有機物が数%～30%程度の範囲において良好な直線性の高い検量線が得られ、定量法として十分な機能を持つことが示された。

の aqueous solution of acidic carbon に す seaborne る this セ ン サ ー の 検 out sensitivity high を め る た め に, こ れ ま で use し て き た フ ッ element of resin film に - え て ポ リ メ タ ク リ ル acid mesangial を with い た 検 line for を っ た. メ タ ク リ ル acid ブ チ ル, メ タ ク リ ル acid ペ ン チ ル, メ タ ク リ ル acid ヘ キ シ ル membrane を main tonic と す る ポ リ マ ー membrane を cropping し た. Youdaoplaceholder0 検 検 exit limit (determination of upper limit concentration) それぞれ, 0.55 mmol/L (20 mmol/L), 0.49 mmol/L (20 mmol/L), 0.45 mmol/L (20 mmol/L) であった. Long carbon lock の さ を - え た こ と に よ る 検 out sensitivity の variations change は ほ と ん ど な く, そ れ ぞ れ with degree の 検 out limit を shown し た. The membrane 疎 疎 waterborne が検 is released from にほとん された, which affects <s:1> て な とが とが とが とが とが された された. そ こ で に, ポ リ メ タ ク リ ル acid ブ チ ル に metal organic membrane structure で あ る ZIF - 8 を into れ 検 out sensitivity の upward を 図 っ た. ZIF - 8 は two acidification carbon を sorption す る nature を hold つ こ と が know ら れ て い る た め, セ ン サ ー intrathecal に take り 込 ま れ る two acidification carbon amount の が く な る こ と が expect さ れ た. そ の results, 検 threshold (determination of upper limit concentration) 0.097 tendency tendency (0.5 L)/L 検 out sensitivity の が see upward ら れ た が, high concentration of い に お い て linearity を shown さ ず, low determination limit は very に く な っ た. How much the degree of heat is upward が can be seen in られたため if -8による the effect of carbon dioxide adsorption on <s:1> が て る る <s:1> と と えられる study えられる. One party, in an aqueous solution, に dissolves た organic solvents 検 検 out に った て検 て検 て検 seek を rows った. メ タ ノ ー ル, エ タ ノ ー ル, ア セ ト ニ ト リ ル, boggy acid エ チ ル, ジ メ チ ル ス ル ホ キ シ ド に つ い て line measurement を っ た. こ れ ら の が % ~ 30% degree of organic matter の van 囲 に お い て な good linearity の high い 検 quantity line が must ら れ, quantitative method と し て very な function を hold つ こ と が shown さ れ た.

项目成果

赤外光導波路による水中溶存二酸化炭素センサーの作製

利用红外光波导制作水下溶解二氧化碳传感器

• 发表时间: 2021
• 作者: 谷嵐正之;孟広治;堀田弘樹;角田欣一;紀本岳志;田中 奏多，久保埜 公二，柏木 行康，谷 敬太，横井 邦彦;久保埜 公二，杉山 拓弥，田中 奏多，柏木 行康，谷 敬太，横井 邦彦;稲川有徳・上原伸夫;東海林 竜也;谷嵐正之，孟広治，堀田弘樹，角田欣一，紀本岳志
• 通讯作者: 谷嵐正之，孟広治，堀田弘樹，角田欣一，紀本岳志

赤外光導波路による溶存二酸化炭素センサーの開発研究

红外光波导溶解二氧化碳传感器的研发

• 发表时间: 2021
• 作者: 谷嵐正之;孟広治;堀田弘樹;角田欣一;紀本岳志
• 通讯作者: 紀本岳志

電気化学分析法による天然抗酸化剤の反応機構解明

用电化学分析方法阐明天然抗氧化剂的反应机理

• 发表时间: 2022
• 作者: 堀田弘樹;松本健嗣;菅野宙依;北川維人
• 通讯作者: 北川維人

赤外の多重全反射を利用した水中溶存二酸化炭素の測定

利用红外多次全反射测量水中溶解的二氧化碳

• 发表时间: 2021
• 作者: 堀田弘樹;松本健嗣;菅野宙依;北川維人;田中稚紗，栫拓也，亀岡寛史，矢吹芳教，小林豊，櫻間晴子，山本敦史，堀田弘樹，松村千里，Vladimir Beskoski，中野武，乾秀之;柏木 行康，久保埜 公二;堀田弘樹
• 通讯作者: 堀田弘樹

硫化物イオンの電気化学検出による高感度簡易分析

使用硫离子电化学检测进行高灵敏度且简单的分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 谷嵐正之;孟広治;堀田弘樹;角田欣一;紀本岳志;田中 奏多，久保埜 公二，柏木 行康，谷 敬太，横井 邦彦;久保埜 公二，杉山 拓弥，田中 奏多，柏木 行康，谷 敬太，横井 邦彦;稲川有徳・上原伸夫;東海林 竜也;谷嵐正之，孟広治，堀田弘樹，角田欣一，紀本岳志;久保埜 公二，岸上 剛，杉山 拓弥，柏木 行康，谷 敬太，横井 邦彦;保田あさ陽・上原伸夫・稲川有徳;佐藤聡太郎・孟広治・堀田弘樹
• 通讯作者: 佐藤聡太郎・孟広治・堀田弘樹