長期環境モニタリングに向けた化学センサのIoT化を実現する自己洗浄技術開発

开发自清洁技术，实现长期环境监测化学传感器物联网

• 批准号: 22K19884
• 负责人: 岩崎 渉
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19884/
• 关键词: ホウ素ドープダイヤモンド; 電気化学; 洗浄技術; ナノ粒子; ボロンドープダイヤモンド

作用極に金、ホウ素ドープダイヤモンド（BDD）電極を用いて重金属測定時の汚れ状態と洗浄能について評価を行った。硫酸ナトリウム溶液中の100ppmの鉛を測定した後に、電極表面を純水で洗浄し、洗浄後に硫酸ナトリウム溶液中で測定をしたところ、鉛を洗浄しきれておらず鉛の信号が検出された。その後、作用極に高電圧印加を行い、硫酸ナトリウム溶液を交換して再度測定を行ったところBDD電極では鉛の信号が検出されず初期状態と同じ信号を示した。このことから高電圧印加による洗浄ができたことが確認された。さらに本実験を連続して繰り返し測定するためにフローセルの作製を行った。BAS社製のフローセルを改良し、シリンジポンプでサンプルを送液しながらマイクロ流路内で電気化学測定ができるフローセルを作製した。流路の形状や厚みはBDD電極と本体の間のスペーサの形状を変えることによって変更することが可能である。また、ナノ材料修飾BDD電極について材料探索を実施した。ベースとなる金ナノ粒子修飾電極より更に反応性の高いナノ粒子として、50-80 nm程度のバイメタリックな白金-パラジウム修飾BDD電極（Pt-Pd/BDD)の作製に成功した。その感度は金ナノ粒子修飾電極より５倍の感度を示した。金ナノ粒子電極であれば0.8 Vで金のイオン化が生じてしまい、ナノ粒子の脱離から活性が低下してしまう。今回作製したPt-Pd/BDDについては1.2 Vの印加においても表面上のナノ粒子が脱離しておらず、高活性ながら電極の自己洗浄にも耐えうる材料の候補として十分な機能を有する。

The effect of electrode on heavy metals is discussed in detail. After the determination of 100ppm lead in sulfuric acid solution, the electrode surface was washed with purified water, and the lead signal was detected in sulfuric acid solution after washing. After the reaction, the high voltage of the reaction electrode was detected, and the sulfuric acid solution was exchanged. The signal of the lead electrode was detected in the initial state and the signal was detected in the initial state. This is a very high voltage device. This is the first time I've ever been in a position to do this. The BAS system was improved and the system was developed for electrochemistry measurement in the flow path. The shape of the flow path is different from that of the BDD electrode body. Material modification of BDD electrode The preparation of platinum modified BDD electrode (Pt-Pd/BDD) was successfully carried out in the range of 50-80 nm. The sensitivity is 5 times higher than that of the gold particle modified electrode. The gold particle electrode has a voltage of 0.8 V, and the gold particle electrode has a low activity. This time, Pt-Pd/BDD is manufactured at 1.2 V, so that the particles on the surface can be separated, and the highly active electrode is resistant to self-cleaning. This material is an alternative and has very high functions.