JPH02304340A - アンモニアセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアンモニアセンサーに関し、さらに詳しくはポ
リアニリンをガス感知部とするアンモニアセンサーに関
する。

アンモニアガスを検出するためのセンサーとして従来、
■アンモニア透過膜を用いたアンモニアガス電極、■無
機酸化物半導体の抵抗変化を利用した半導体センサー、
■導電性ポリピロールを利用したアンモニアディテクタ
ー等が提案されているが、上記■のアンモニアガス電極
は装置自体が大きく取板が不便で微小空間での使用がで
きず、電解質流の補充、交換等のメンテナンスが面倒で
あり、また上記■の半導体センサーは一般にアンモニア
ガスに対する選択性が低く、しかも加熱状態で使用する
ことが必要であるため可燃性ガスや粉体が存在する雰囲
気で用いると爆発を生ずる危険性があり、さらに上記■
のポリピロールを用いたディテクターは特性の経時的変
化が大きいという難点がある。

本発明者らは、上記の如き欠点ないし難点を伴わず、常
温で作動可能であり、小型軽量で且つ信頼性が高く、高
感度のアンモニアセンサーを提供すべく鋭意研究を行な
った結果、ポリアニリンがアンモニアガスの感知部とし
て極めて適していることを見い出し本発明を完成するに
至った。

かくして、本発明によれば、ポリアニリンよりなること
を特徴とするアンモニアセンサーが提供される。

本発明においてセンサーとして使用するポリアニリンは
導電性有機重合体としてそれ自体既知の高分子物質であ
り、アニリンの化学的又は電気化学的重合により製造す
ることができる［例えば、Ａ、Ｇ、ＭａｃＤｉａｒｍｉ
ｄ、Ｊ、Ｃ，Ｃｈｉａｎｇ　　ａｎｄ　　Ｍ、Ｈａｌｐ
ｅｒ、ｎ＋Ｐｏｌｙｍ。

Ｐｒｅｐｒ、（１９８４）２４８；Ｂ、Ｗａｎｇ、Ｊ、
Ｔａｎｇ　　　ａｎｄ　　　Ｆ、Ｗａｎｇ、５ｙｎｔｈ
ｅｔｉｃ　　　Ｍｅｔａｌｓ、１３（１９８６）３２９
−３３４等参照］０例えば、ポリアニリンは、通常の電
解槽中で、白金を陽極とし且つパラジウムを陰極として
用い、アニリン及び適当な電解質を含む重合浴を電解す
ることにより製造することができる。その際の電解電圧
は通常０．３〜２Ｖ（対標準カロメル・アルメル電ｆり
とすることができ、また、電流密度は１〜１００ｍＡ／
ａｍ’の範囲内が適当である。用いうる電解質としては
、例えば、塩酸、硫酸等の鉱酸；ＨＣｉ’Ｏ，、Ｎ　ａ
　Ｃ１０４、Ｋ　Ｃ１０，等の過塩素酸（塩）；リン酸
緩衝液、テトラエチルアンモニウムフルオロボレート；
トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等の有機ス
ルホン酸などが挙げられ、これらは重合浴中一般に０．
０１〜５Ｍ、好ましくは０．０３〜４Ｍの範囲内の濃度
で用いることができる。

また、アニリンは重合浴中一般に０６０１〜５Ｍ、好ま
しくは０．０３〜４Ｍの濃度で用いることができる。さ
らに、重合浴に用いることのできる溶媒としては、例え
ば水、エタノール、アセトニトリル、炭酸プロピレン、
ニトロベンゼン又はそれらの混合物等が挙げられる。

電解により生成するポリアニリンは重合浴から分離し、
はぼ中和になるまで充分に水洗した後、残留水分が５重
量％以下、好ましくは２重量％以下になるまで乾燥する
ことができる。

このようにして得られるポリアニリンは通常の極性有機
溶媒に可溶性のものが好適である。

本発明者らは上記の如く電解重合して得られるポリアニ
リンが空気その他のガス雰囲気中のアンモニア濃度に応
じて電気抵抗が変化すること、従って、その電気抵抗を
測定することにより、極めて高感度でアンモニア濃度を
検出しうろことを見い出し、ポリアニリンがアンモニア
センサーの素子として極めて有効であることを究明した
。

かくして、このポリアニリンをアンモニアセンサーとし
て実際に使用する場合には、例えば、ポリアニリンを例
えばＮ、Ｎ’〜ジメチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ’−ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル
ピロリドン等の極性有機溶媒に溶解し、その溶液を第１
図に示すような櫛型電極を設けた絶縁性基板上に塗布す
ることができる。

上記溶液中におけるポリアニリンの濃度は特に制限され
るものではないが、通常１〜３０％好ましくは３〜２０
％とすることができる。また、櫛型電極の材料としては
白金、金、パラジウム等の耐食性に優れた導電性の金属
が好ましく、絶縁性基板としては通常、ガラス、アルミ
ナ等のセラミックスが用いられる。

上記ポリアニリンの塗布の方法としては例えばスピンコ
ーティング、ディッピング等の通常のコーティング方法
が挙げられ、塗布後溶媒を除去すれば、本発明のアンモ
ニアセンサーが得られる。

塗膜の厚さは一般に０．０１〜１００ミクロン、好まし
くは０．１〜１０ミクロンの範囲内が適当である。

本発明により提供されるポリアニリンよりなるアンモニ
アセンサーは、ポリアニリンの電気抵抗がアンモニアガ
ス濃度により変化し、その変化は常温でも鋭敏であり、
センサ一部を加熱しなくても室温でも作動するという優
れた効果がある。また、本発明のアンモニアセンサーは
、第１図に示すように、電極を設けた基板上にコーティ
ングしただけのもので、製造が簡単で、小型軽量かつ薄
くすることができ、取扱に便利で管理も容易である。し
かも、本発明のアンモニアセンサーはアンモニアガス濃
度の変化に対する直線性に優れており、高感度であり、
電子回路等に組み込む場合に設計が容易となる等の種々
の優れた利点がある。

かくして、本発明のアンモニアセンサーは、各種プラン
トのアンモニア濃度の制御、漏洩検知、警報、停止対策
の自動化、タン白質やアミノ酸等の代謝してアンモニア
ガスを産生する酵素、微生物との組合わせによるタン白
質やアミノ酸の検出、その他各種反応におい（発生する
アンモニアガスの検出及びこれに基づく反応制御等にお
いて有効に使用することができる。

次に実施例を掲げて本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１ 陽極及び陰極が共に白金である電解槽（大きさ＝２ｃｍ
＋Ｘ　２ｃｍ、　Ｎ板間圧Ｍ：２ｃ＋ｓ）に、エタノー
ル４０ｇ、炭酸プロピレン３０ｇ、過塩素ｔｉ１２ｇ及
びアニリン８ｇを仕込み、電圧Ｏ，ＳＶ（対カロメル・
アルメル電極）をかけて１０分間電解重合を行なった結
果、青黒色沈澱が生じた。この沈澱を分離し、洗浄水の
ｐＨがほぼ７になるまで水洗し、常温で減圧乾燥した。

得られた乾燥ポリアニリンをＮ、Ｎ’−ジメチルホルム
アミドに溶解し１０重量％溶液を調製し、白金で櫛型電
極を設けたアルミナ基板上にスプレーコーティングし乾
燥して膜厚１０μ鎗のポリアニリン膜を形成した。

得られたアンモニアセンサーを直径２４積−のガラス管
中にセットし、該ガラス管の一端から１１／分の流速で
空気を流し、該空気流中に断続的に一定量のアンモニア
を注入し、センサーの電気抵抗を測定した。その結果を
第２図に示す。

実施例２ 電解浴組成における炭酸プロピレン３０ｇを水Ｌｏｇと
置き換える以外、実施例１と全く同様に操作して、アン
モニアセンサーを製造した。

得られたアンモニアセンサーを密閉容器中にセットし、
４分間隔で１０ｐｐｍのアンモニアガスを注入し、セン
サーの電気抵抗を測定した。その結果を第３図に示す。

実施例３ 電解浴組成における過塩素酸１２ｇの代りにテトラエチ
ルアンモニウムフルオロボレート１５ｇを用い且つ炭酸
プロピレン３０ｇの代りに水Ｌｏｇを用い、そして陰極
として白金の代りにパラジウムを用いる以外は実施例１
と全く同様に操作してアンモニアセンサーを作成した。

得られたアンモニアセンサーを密封容器中にセットし、
空気のみ、或いは！−（２、Ｃｏ、Ｎｏ又は０２を１０
．ＯＯＯｐｐｍを含む空気を充填した後、４分間隔で１
０ｐｐｍのアンモニアを注入し、センサーの電気抵抗を
測定し、アンモニア濃度（ｐｐｍ）と電気抵抗値差（Ｒ
Ｒｅ＞との関係をグラフに１０ツトしな。ここでＲは空
気のみ、或いはＨ２、ＣＯ，Ｎｏ又は０．を含む空気に
アンモニアを注入した場合の電気抵抗の測定値であり、
　Ｒ。

は空気のみを用いた場合の電気抵抗の測定値である。結
果を第４図に示す。第４図から明らがなように、本発明
のセンサーは他のガスの共存による影響を受けない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアンモニアセンサーの一例の概略図で
あり、図中１はポリアニリン膜、２は絶縁性基板、３は
櫛型電極、４はリード線である。 第２〜４図は本発明のアンモニアセンサーのアンモニア
濃度と電気抵抗の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ポリアニリンよりなることを特徴とするアンモニア
   センサー。