熱安定性メソポーラス半導体酸化物の調製と電気化学デバイスへの応用

热稳定介孔半导体氧化物的制备及其在电化学器件中的应用

• 批准号: 14703015
• 负责人: 兵頭 健生
• 金额: $ 16.97万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14703015/
• 关键词: メソ細孔; 金属酸化物; 半導体ガスセンサ; 界面活性剤; トリブロックコポリマー; 酸化スズ; セチルピリジニウムクロリド; メソポーラス酸化物; 酸化チタン; 鋳型; ガスセンサ; リチウム2次電池; 熱安定性

本年度は,メソポーラス酸化スズ(m-SnO_2)の熱安定性の付与とセンサ材料としての最適化を中心に検討した。1.m-SnO_2の半導体ガスセンサへの応用と最適化鋳型としてセチルピリジニウムクロリド(C_<16>PyCl)の水中における自己集合体を,Sn源としてスズ酸ナトリウム(Na_2SnO_3)を用いることにより得られる六方晶系SnO_2-C_<16>PyCl複合体ををリン酸処理することにより,600℃で焼成後,細孔径が約2nmの規則性メソ細孔を有するm-SnO_2を調製可能であった。ただし,この材料のみを用いて作製したガスセンサは,一般的なSnO_2(c-SnO_2)に比べてH_2感度が著しく高いものの,抵抗が非常に高く実用化しづらいことから,c-SnO_2の表面にm-SnO_2を表面修飾することにより,センサの特性向上を図った。その結果,c-SnO_2表面への直接m-SnO_2修飾によってもセンサ特性が向上するが,一度,貴金属微粒子をc-SnO_2表面に担持したのちm-SnO_2を修飾することにより,劇的な感度向上が見られた。なお,m-SnO_2修飾c-SnO_2の表面に貴金属を担持してもそれほどの効果が見られないことから,メソポーラス層中でのガス拡散が大きくセンサ特性に寄与しているものと考えられる。2.トリブロックコポリマーを用いたm-SnO_2調製C_<16>PyClより分子量が大きいトリブロックコポリマー(分子量:5800)を用いてメソ細孔の孔径拡大と制御を試みた。その結果,調製時に2-メトキシエタノールを用いた場合,もっとも比表面積が大きく(254m^2g^<-1>),3-4nm付近にシャープな細孔分布を有するm-SnO_2を得ることができることがわかった。

This year は メ ソ ポ ー ラ ス acidification ス ズ (m - SnO_2) thermal stability の の give と セ ン サ material と し て の optimization を center に beg し 検 た. 1 m - SnO_2 の semiconductor ガ ス セ ン サ へ の 応 type with optimal と where と し て セ チ ル ピ リ ジ ニ ウ ム ク ロ リ ド C_ (< 16 > PyCl) の water に お け る aggregation を, Sn source と し て ス ズ acid ナ ト リ ウ ム (Na_2SnO_3) を い る こ と に よ り have ら れ る hexagonal system SnO_2 - C_ < 16 > PyCl complex を を リ ン acid 処 Richard す る こ と に よ り, 600 ℃ で 焼 into later, fine aperture が about 2 nm の regularity メ ソ pores を have す る m - SnO_2 を modulation may で あ っ た. た だ し, こ の material の み を with い て cropping し た ガ ス セ ン サ は, general な SnO_2 (c - SnO_2) に than べ て H_2 sensitivity が the し く high い も の の, high resistance が very に く be in turn し づ ら い こ と か ら, c - SnO_2 の surface に m - SnO_2 を surface modification す る こ と に よ り, セ ン サ の features to Above を figure った. そ の results, c - SnO_2 surface へ の directly m - SnO_2 modified に よ っ て も セ ン サ features が upward す る が, once, precious metal particles を c - SnO_2 surface に bear hold し た の ち m - SnO_2 を modified す る こ と に よ り, drama な sensitivity up が see ら れ た. な お, m - SnO_2 modified c - SnO_2 の に precious metal surface を bear hold し て も そ れ ほ ど の unseen fruit が see ら れ な い こ と か ら, メ ソ ポ ー ラ ス layer で の ガ ス company, large bulk が き く セ ン サ features に send し て い る も の と exam え ら れ る. 2. ト リ ブ ロ ッ ク コ ポ リ マ ー を with い た m - SnO_2 modulation C_ < 16 > PyCl よ り が large molecular weight き い ト リ ブ ロ ッ ク コ ポ リ マ ー (molecular weight: 5800) を い て メ ソ pores の aperture company, big と suppression try を み た. そ の as a result, the modulation に 2 - メ ト キ シ エ タ ノ ー ル を with い た occasions, も っ と も large specific surface area が き く (254 m ^ 2 g ^ < - > 1), 3-4 nm paying nearly に シ ャ ー プ な pores distribution を have す る m - SnO_2 を must る こ と が で き る こ と が わ か っ た.

项目成果

H2 and NOx Sensing Properties of ZnO and In2O3 Powders Modified with Mesoporous SnO2

介孔 SnO2 改性 ZnO 和 In2O3 粉末的 H2 和 NOx 传感性能

• DOI: 10.14852/jcersjsuppl.112.0.s540.0
• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of the Ceramic Society of Japan
• 影响因子: 1.1
• 作者: T. Hyodo;Yutaro Mitsuyasu;Y. Shimizu;M. Egashira
• 通讯作者: M. Egashira

Takeo Hyodo: "Gas Sensing Properties of Ordered Mesoporous SnO_2 and Effects of Coatings Thereof"Sensors and Actuators B. Vol.93,No.1-3. 590-600 (2003)

Takeo Hyodo：“有序介孔SnO_2的气敏性能及其涂层的影响”传感器和执行器B. Vol.93，No.1-3。

城野文美: "ラージメソポーラスSnO_2の調製およびガスセンサへの応用"Chemical Sensors. Vol.18(B). 181-183 (2002)

Fumimi Jono：“大介孔SnO_2的制备及其在气体传感器中的应用”Chemical Sensors Vol.181-183（2002）。

Preparation of Thermally Stable Large Mesoporous SnO_2 Powders by Employing a Triblock Copolymer

三嵌段共聚物制备热稳定大介孔SnO_2粉体

• 发表时间: 2004
• 期刊: Electrochemistry Vol. 72, No. 6
• 作者: H.Murakami;T.Yano;S.Sodeoka;村上秀之(分担);山本祐輝;橋本麻由;野中脩平;Yuki Yamamoto;Mayu Hashimoto;Shuhei Nonaka;橋本麻由;野中脩平;Il-Doo Kim;稗田耕士;Avner Rothschild;Seiichiro Itami;Koji Hieda;兵頭健生;Seiichiro Itami;Takeo Hyodo;Koji Hieda;Avner Rothschild;Seiichiro Itami;Koji Hieda;Takeo Hyodo;稗田耕士;Avner Rothschild;Seiichiro Itami;Koji Hieda;兵頭健生;Seiichiro Itami;Takeo Hyodo;II-Doo Kim;Takeo Hyodo;Yasuhiro Shimizu;伊丹誠一郎;Takeo Hyodo;Yasuhiro Shimizu;Huankiat Seh;Yasuhiro Shimizu;柴田浩希;Takeo Hyodo;Yasuhiro Shimizu;Seiichiro Itami;Takeo Hyodo;Makoto Egashira;Yasuhiro Shimizu;Seiichiro Itami;Huankiat Seh;Yasuhiro Shimizu;Hiroki Shibata;Takeo Hyodo;Yasuhiro Shimizu;Huankiat Seh;Takeo Hyodo;Takako Ishibashi;Harry L.Tuller;Makoto Egashira;Yasuhiro Shimizu;Takeo Hyodo;Yasuhiro Shimizu;Seiichiro Itami;伊丹誠一郎;Takeo Hyodo;Yasuhiro Shimizu
• 通讯作者: Yasuhiro Shimizu

兵頭健生: "電極のナノ細孔構造を規則化する! -反応場の最適化に向けて-"化学. Vol.58,No.4. 60-61 (2003)

Kensei Hyodo：“有序化电极的纳米孔结构！-走向优化反应场-”化学，第 58 卷，第 60-61 期。