パラジウムナノ微粒子を用いた水素ガスセンサーの開発

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本研究の目的は、安全な水素エネルギー杜会を築くため、高性能な水素ガス漏れ検知センサーや水素ガス濃度センサーを開発することであり、現在用いられている酸化物半導体センサー等の問題を解決すべく、更に小型で安価な高性能水素ガスセンサーを目指し(目標性能:検知感度100ppm～数%程度、応答速度<1s、水素ガス選択性に優れ、室混動作し、広範囲計測が可能)、水素ガスに対して優れた触媒分解作用をもつパラジウムに着目し、これを用いた水素ガスセンサーの開発を行っている。本年度得られた研究成果は下記の通りである。1. これまで行ってきた研究において問題となっていた水素ガス応答の初期化について検討を行った。初期化出来ない原因の1つと考えているパラジウムナノ微粒子の粒径バラつきを解決するため、他貴金属材料での報告を参考に作製最適条件を探り、粒径制御を試みた。結果として、励起波長、励起強度、作製時間等をパラメーターとして作製したところ、界面活性剤等の他材料・薬品を含まない球体で非常に小さな(約2～100nm)パラジウムナノ微粒子水溶液を作製することが出来た。また、その作製最適条件は、短波長・高強度にすることにより、粒径が小さくなりかつ粒径分布も狭くなることが分かった。2. 発光材料との複合化を行うため、他用途で作製している酸化亜鉛ナノ構造体について検討を行った。酸化亜鉛は紫外域で発光し、ピエゾ効果を持ち、資源的に豊富で環境に優しい優れた材料である。この優れた材料のナノワイヤーを用いたセンサーを作製し、予備実験として紫外光応答を確認したところ、非常に良い応答を示す事が分かった。この結果を踏まえ作製したセンサー(酸化亜鉛ナノワイヤー)へのパラジウムナノ微粒子修飾を行うことにより水素ガス有無よる紫外光応答の違いが出る可能性について示すことが出来た。