結晶質-非晶質複合塩化物イオン伝導体の開発と塩素ガスセンサへの応用

晶质-非晶复合氯离子导体的研制及其在氯气传感器中的应用

• 批准号: 09750925
• 负责人: 青野 宏通
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750925/
• 关键词: 塩素ガス; ガスセンサ; 固体電解質; 濃淡電池; 起電力; NASICON

塩素ガスは、毒性の強い腐食性ガスであるため、排出ガス中や工場内の塩素ガス濃度をモニターできるセンサの設置が切望されている。我々はこれまでに塩化物イオン伝導体である塩化物系化合物を塩素ガスセンサへ応用し成果をあげているが、これまで10ppm以下の低濃度域の応答が十分に得られていなかった。これらの結果を考慮し、塩化物結晶を伝導母体とし、粒界の気孔を溶融により低融点のガラス材料で密閉することにより、高導電率を維持しつつ高緻密化した材料を開発し、低濃度でも検知可能なセンサへの応用を目指すことを考え実験を行った。まず、PbCl_2にPbCl_2-PbO-SiO_2系三成分系ガラスを入れた材料を用いて実験を行ったが、塩化物中にPbOなどの酸化物が存在すると塩素ガスと反応する副反応が起こり、起電力が変化したり応答が遅くなり、PbOを含むガラス材料を添加すると逆にセンサ応答が著しく低下することが明らかになった。ハロゲン化物のみで塩化物伝導性ガラスを作製することが困難であることから、塩素ガスに対する素子の安定化を図る目的で、ハロゲン化物を全く含まない安定な酸化物を材料として用いることを試みた。その結果、Na^+イオン伝導体としてよく知られるNASICON系複合酸化物でNa_2O-Al_2O_3-4SiO_2ガラス相を含ませることにより緻密性の高い材料が得られ、この材料を用いてCl_2,Air,RuO_2+NaCl/Na+伝導体/RuO_2,Airのプローブを作製し、10ppm以下の抵濃度塩素ガスについての応答を検討したところ、センサ濃度の対数に2電子反応の勾配が得られ、抵濃度塩素ガスセンサへの応用が可能であることが明らかになった。

The concentration of the toxic substance in the plant should be monitored. For example, if a compound is found in a low concentration range of 10 ppm or less, it is likely to be found in a low concentration range of 10ppm or less. The results of this study include: (1) the crystallization of the compound,(2) the melting of the pore,(3) the sealing of the material with low melting point,(4) the maintenance of high conductivity,(5) the development of the material with high densification,(6) the detection of the possible use of the compound with low concentration. PbCl_2-PbO-SiO_2 system is a three-component system containing PbCl_2-PbO-SiO_2, PbCl_2-PbO-SiO_2-SiO_2, PbCl_2-SiO_2-SiO_2, PbO-SiO_2-SiO_2, PbCl_2-SiO_2, PbO-SiO_ For the purpose of stability, it is difficult to control the conductivity of the compound. The results show that Na + ion conductor and Na 2O-Al2O3 - 4SiO2 phase in NASICON complex acid compounds are very dense and high density materials are obtained. The materials are used in the preparation of Cl2, Air, RuO2 +NaCl/Na+ conductor/RuO2, Air and the concentration of Na + ion below 10ppm is discussed. 2-electron interaction at different concentrations is possible.

项目成果

Hiromichi AONO et al.: "Potentiometric chlorine gas sensor using BaCl_2-KCl solid electrolyte:the influences of barium oxide contamination" Sensors and Actuators. B40. 7-13 (1997)

Hiromichi AONO 等人：“使用 BaCl_2-KCl 固体电解质的电位氯气传感器：氧化钡污染的影响”传感器和执行器。