JP2021003666A - Adsorbent, method for producing adsorbent, adsorber, concentrator, detector, gas sensor, and nano-wire assembly - Google Patents

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Abstract

To provide an adsorbent that has an adsorption characteristic different from the original adsorption characteristic of zinc oxide.SOLUTION: An adsorbent 10 includes a zinc oxide-containing nano-wire 11. The nanowire 11 has a wire-shaped core portion 112 and an adsorption portion 111 that covers the core portion 112. The adsorption portion 111 contains zinc oxide and nitrogen atom.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、一般に吸着材、吸着材の製造方法、吸着器、濃縮器、検出装置、ガスセンサ及びナノワイヤ集合体に関し、詳細には化学物質を吸着できる吸着材、前記吸着材の製造方法、前記吸着材を備える吸着器、前記吸着器を備える濃縮器、前記吸着器を備える検出装置、前記吸着材を備えるガスセンサ及びナノワイヤ集合体に関する。 The present disclosure generally relates to an adsorbent, a method for producing an adsorbent, an adsorber, a concentrator, a detection device, a gas sensor, and a nanowire aggregate. The present invention relates to an adsorber including a material, a concentrator including the adsorber, a detection device including the adsorber, a gas sensor including the adsorbent, and a nanowire aggregate.

化学物質を吸着する吸着材は、例えば化学物質の濃度を濃縮する濃縮器、化学物質を検出する検出装置などに、適用されており、吸着材は、例えば酸化亜鉛などから作製される(特許文献1参照)。 The adsorbent that adsorbs a chemical substance is applied to, for example, a concentrator that concentrates the concentration of the chemical substance, a detection device that detects the chemical substance, and the like, and the adsorbent is produced from, for example, zinc oxide (Patent Document). 1).

国際公開第2017/047041号International Publication No. 2017/047041

吸着材を備える濃縮器で濃縮しうる化学物質の種類及び検出装置で検出しうる化学物質の種類は、吸着材の吸着特性に依存する。吸着材の吸着特性を改質することで新たな吸着特性を有する吸着材が得られれば、吸着材を利用した採取、濃縮、検出等の対象となりうる化学物質のバリエーションを増やすことができる。 The type of chemical substance that can be concentrated by a concentrator equipped with an adsorbent and the type of chemical substance that can be detected by a detector depend on the adsorption characteristics of the adsorbent. If an adsorbent having new adsorption characteristics can be obtained by modifying the adsorption characteristics of the adsorbent, it is possible to increase the variation of chemical substances that can be targeted for collection, concentration, detection, etc. using the adsorbent.

本開示の課題は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する吸着材、前記吸着材の製造方法、前記吸着材を備える吸着器、前記吸着器を備える濃縮器、前記吸着器を備える検出装置、前記吸着材を備えるガスセンサ及びナノワイヤ集合体を提供することである。 The subject of the present disclosure is an adsorbent having an adsorption characteristic different from the original adsorption characteristic of zinc oxide, a method for producing the adsorbent, an adsorbent including the adsorbent, a concentrator equipped with the adsorber, and the adsorber. The present invention provides a detection device including, a gas sensor including the adsorbent, and an aggregate of nanowires.

本開示の一態様に係る吸着材は、酸化亜鉛を含むナノワイヤを備える。前記ナノワイヤは、ワイヤ状のコア部と、前記コア部を覆う吸着部とを有し、前記吸着部は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。 The adsorbent according to one aspect of the present disclosure includes nanowires containing zinc oxide. The nanowire has a wire-shaped core portion and an adsorption portion that covers the core portion, and the adsorption portion contains zinc oxide and a nitrogen atom.

本開示の別の一態様に係る吸着材は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む吸着部を備える。前記吸着材は、前記吸着材をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が0.4以上であるという吸着特性を有する。 The adsorbent according to another aspect of the present disclosure includes an adsorbent containing zinc oxide and a nitrogen atom. When the adsorbent is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute, the ratio of the adsorbed amount of pyrrole to the adsorbed amount of nonanaal to the adsorbent is 0.4. It has the adsorption characteristic of the above.

本開示の一態様に係る吸着材の製造方法は、前記吸着材の製造方法である。本方法では、亜鉛イオン、250mmol/L以上750mmol/L以下のアンモニア及び1mmol/L以上3mmol/L以下のポリエチレンイミンを含む水溶液中で、前記ナノワイヤを成長させる。前記ナノワイヤを成長させる時間は、前記吸着材をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が0.4以上になるように規定される。 The method for producing an adsorbent according to one aspect of the present disclosure is the method for producing an adsorbent. In this method, the nanowires are grown in an aqueous solution containing zinc ions, ammonia of 250 mmol / L or more and 750 mmol / L or less, and polyethyleneimine of 1 mmol / L or more and 3 mmol / L or less. The time for growing the nanowire is the value of the ratio of the amount of adsorbed pyrrole to the amount of adsorbed nonanal to the adsorbent when the adsorbent is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute. It is specified to be 0.4 or more.

本開示の別の一態様に係る吸着材の製造方法は、前記吸着材の製造方法である。本方法では、ワイヤ状の基部を、亜鉛イオン、250mmol/L以上750mmol/L以下のアンモニア及び1mmol/L以上3mmol/L以下のポリエチレンイミンを含む水溶液に浸漬することで、前記基部の表面上に生成物を析出させることにより、前記ナノワイヤを成長させることを含む。 The method for producing an adsorbent according to another aspect of the present disclosure is the method for producing an adsorbent. In this method, the wire-shaped base is immersed on the surface of the base by immersing it in an aqueous solution containing zinc ions, ammonia of 250 mmol / L or more and 750 mmol / L or less, and polyethyleneimine of 1 mmol / L or more and 3 mmol / L or less. It involves growing the nanowires by precipitating the product.

本開示の一態様に係る吸着器は、前記吸着材を備える。 The adsorbent according to one aspect of the present disclosure includes the adsorbent.

本開示の一態様に係る濃縮器は、濃縮室と、前記濃縮室内に配置されている前記吸着材とを備える。 The concentrator according to one aspect of the present disclosure includes a concentrating chamber and the adsorbent arranged in the concentrating chamber.

本開示の一態様に係る検出装置は、前記吸着材と、前記吸着材が吸着した化学物質を検知して前記化学物質に応じた信号を出力するセンサ部とを備える。 The detection device according to one aspect of the present disclosure includes the adsorbent and a sensor unit that detects a chemical substance adsorbed by the adsorbent and outputs a signal corresponding to the chemical substance.

本開示の一態様に係るガスセンサは、前記吸着材と、前記吸着材に電気的に接続する電極とを備える。 The gas sensor according to one aspect of the present disclosure includes the adsorbent and an electrode electrically connected to the adsorbent.

本開示の一態様に係るナノワイヤ集合体は、酸化亜鉛を含む複数のナノワイヤの集合体であり、前記ナノワイヤは、ワイヤ状のコア部と、前記コア部を覆う吸着部とを有する。前記吸着部は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。 The nanowire aggregate according to one aspect of the present disclosure is an aggregate of a plurality of nanowires containing zinc oxide, and the nanowire has a wire-shaped core portion and an adsorption portion covering the core portion. The adsorbed portion contains zinc oxide and a nitrogen atom.

本開示によると、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する吸着材、前記吸着材の製造方法、前記吸着材を備える吸着器、前記吸着器を備える濃縮器、前記吸着器を備える検出装置、前記吸着材を備えるガスセンサ及びナノワイヤ集合体を、提供できる。 According to the present disclosure, an adsorbent having an adsorption characteristic different from the original adsorption characteristic of zinc oxide, a method for producing the adsorbent, an adsorber including the adsorbent, a concentrator having the adsorber, and the adsorber are provided. A detection device, a gas sensor including the adsorbent, and a nanowire assembly can be provided.

図1は、本開示の一実施形態に係る吸着材のナノワイヤを示す概略の断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing nanowires of an adsorbent according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、本開示の一実施形態に係る吸着器を示す概略の斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing an adsorbent according to an embodiment of the present disclosure. 図3は、本開示の一実施形態に係る濃縮器を示す概略の断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a concentrator according to an embodiment of the present disclosure. 図4は、同上の濃縮器を示す概略の斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing the same concentrator. 図5は、同上の濃縮器の制御のための構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration for controlling the concentrator of the same. 図6は、本開示の一実施形態に係る検出装置を示す概略の斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view showing a detection device according to an embodiment of the present disclosure. 図7は、本開示の一実施形態に係るガスセンサを示す概略の断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a gas sensor according to an embodiment of the present disclosure. 図8は、実施例におけるサンプル1〜6の吸着量の測定結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the measurement results of the adsorption amounts of Samples 1 to 6 in Examples. 図9は、実施例におけるサンプル1〜6のフォトルミネッセンススペクトルを示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the photoluminescence spectra of Samples 1 to 6 in Examples. 図10は、実施例におけるサンプル1、サンプル4及び比較サンプルの吸着量の測定結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the measurement results of the adsorption amounts of Sample 1, Sample 4, and Comparative Sample in the Example. 図11Aはサンプル1におけるナノワイヤの透過電子顕微鏡画像であり、図11Bは図11Aよりも高倍率のサンプル1におけるナノワイヤの透過電子顕微鏡画像である。FIG. 11A is a transmission electron microscope image of nanowires in sample 1, and FIG. 11B is a transmission electron microscope image of nanowires in sample 1 having a higher magnification than that of FIG. 11A. 図12Aはサンプル4におけるナノワイヤの透過電子顕微鏡画像であり、図12Bは図12Aよりも高倍率のサンプル4におけるナノワイヤの透過電子顕微鏡画像である。FIG. 12A is a transmission electron microscope image of nanowires in sample 4, and FIG. 12B is a transmission electron microscope image of nanowires in sample 4 having a higher magnification than that of FIG. 12A.

本開示の第一の形態に係る吸着材10は、酸化亜鉛を含むナノワイヤ11を備える。ナノワイヤ11は、ワイヤ状のコア部112と、前記コア部112を覆う吸着部111とを有する。吸着部111は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。なお、コア部112は窒素原子を含んでもよく、含まなくてもよい。 The adsorbent 10 according to the first embodiment of the present disclosure includes nanowires 11 containing zinc oxide. The nanowire 11 has a wire-shaped core portion 112 and a suction portion 111 that covers the core portion 112. The adsorption unit 111 contains zinc oxide and a nitrogen atom. The core portion 112 may or may not contain a nitrogen atom.

第一の形態において、吸着材10は、吸着材10をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の吸着材10へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値(以下、吸着比ともいう)が0.4以上である吸着特性を有することが好ましい。 In the first embodiment, the adsorbent 10 is the ratio of the amount of pyrrol adsorbed to the amount of nonanaal adsorbed on the adsorbent 10 when the adsorbent 10 is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute. It is preferable to have an adsorption characteristic in which the value of (hereinafter, also referred to as adsorption ratio) is 0.4 or more.

本開示の第二の形態に係る吸着材10は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む吸着部111を備える。吸着材10は、吸着比が0.4以上である吸着特性を有する。 The adsorbent 10 according to the second embodiment of the present disclosure includes an adsorbent 111 containing zinc oxide and a nitrogen atom. The adsorbent 10 has an adsorption property having an adsorption ratio of 0.4 or more.

本開示に係る吸着材10は、酸化亜鉛を含むにもかかわらず、本来の酸化亜鉛とは異なる吸着特性を有することができる。具体的には、酸化亜鉛は本来はノナナールを吸着しやすく、ピロールを吸着しにくい吸着特性を有するが、本開示に係る吸着材10は、酸化亜鉛の本来の吸着特性と比べて、ノナナールを吸着しにくく、ピロールを吸着しやすいという吸着特性を有することができる。 Although the adsorbent 10 according to the present disclosure contains zinc oxide, it can have adsorption characteristics different from those of the original zinc oxide. Specifically, zinc oxide originally has an adsorption property of easily adsorbing nonanal and hardly adsorbing pyrrole, but the adsorbent 10 according to the present disclosure adsorbs nonanal as compared with the original adsorption property of zinc oxide. It can have an adsorption characteristic that it is difficult to adsorb and easily adsorbs pyrrole.

以下、本開示の一実施形態について説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described.

本実施形態に係る吸着材10は、図1に示すようなナノワイヤ11を備える。吸着材10は、例えば図2に示すような、複数のナノワイヤ11の集合体(以下、ナノワイヤ集合体5ともいう)である。より詳しくは、吸着材10は、例えばナノワイヤ11の束である。例えば複数本のナノワイヤ11が、ナノワイヤ11間に隙間があくように束ねられることで、ナノワイヤ集合体5からなる吸着材10が構成される。この場合、ナノワイヤ11間の隙間に化学物質が入り込んでナノワイヤ11に吸着しやすくなる。 The adsorbent 10 according to the present embodiment includes nanowires 11 as shown in FIG. The adsorbent 10 is, for example, an aggregate of a plurality of nanowires 11 (hereinafter, also referred to as a nanowire aggregate 5) as shown in FIG. More specifically, the adsorbent 10 is, for example, a bundle of nanowires 11. For example, a plurality of nanowires 11 are bundled so as to have a gap between the nanowires 11 to form an adsorbent 10 composed of the nanowire aggregate 5. In this case, a chemical substance enters the gap between the nanowires 11 and is easily adsorbed on the nanowires 11.

ナノワイヤ11の線径は、例えば1nm以上1000nm以下である。ナノワイヤ11の長さは、例えば1μm以上150μm以下である。ナノワイヤ11がこのような寸法を有すると、ナノワイヤ11は、高い比表面積を有することで、高い吸着性能を有することができる。なお、前記のナノワイヤ11の長さの範囲にかかわらず、ナノワイヤ11の長さが、ナノワイヤ11の線径の10倍以上であってもよい。例えば、ナノワイヤ11の線径が1nmである場合に、ナノワイヤ11の長さが10nm以上でもよい。 The wire diameter of the nanowire 11 is, for example, 1 nm or more and 1000 nm or less. The length of the nanowire 11 is, for example, 1 μm or more and 150 μm or less. When the nanowire 11 has such a dimension, the nanowire 11 can have a high adsorption performance by having a high specific surface area. Regardless of the range of the length of the nanowire 11, the length of the nanowire 11 may be 10 times or more the wire diameter of the nanowire 11. For example, when the wire diameter of the nanowire 11 is 1 nm, the length of the nanowire 11 may be 10 nm or more.

ナノワイヤ11は、酸化亜鉛を含む。また、ナノワイヤ11は、ワイヤ状のコア部112と、コア部112を覆う吸着部111とを備える。本実施形態では、吸着部111は、ナノワイヤ11の最外層を構成し、すなわち吸着部111はナノワイヤ11の表面を形成する。なお、吸着部111が吸着部111による化学物質の吸着を阻害しにくい材料で覆われていてもよい。また、吸着部111はコア部112の全体を覆っていてもよく、コア部112を部分的に覆っていてもよい。また、吸着部111はコア部112に、直接接していてよく、コア部112と吸着部111との間にコア部112及び吸着部111とは異なる層が介在していてもよい。 The nanowire 11 contains zinc oxide. Further, the nanowire 11 includes a wire-shaped core portion 112 and a suction portion 111 that covers the core portion 112. In the present embodiment, the suction portion 111 constitutes the outermost layer of the nanowire 11, that is, the suction portion 111 forms the surface of the nanowire 11. The adsorption unit 111 may be covered with a material that does not easily inhibit the adsorption of chemical substances by the adsorption unit 111. Further, the suction portion 111 may completely cover the core portion 112, or may partially cover the core portion 112. Further, the suction portion 111 may be in direct contact with the core portion 112, and a layer different from the core portion 112 and the suction portion 111 may be interposed between the core portion 112 and the suction portion 111.

本実施形態では、酸化亜鉛は、ナノワイヤ11の主成分であり、コア部112と吸着部111とのいずれにも含まれている。吸着部111は、酸化亜鉛に加えて、窒素原子も含む。窒素原子は、例えば吸着部111における酸化亜鉛の結晶にドープされている。コア部112は窒素原子を含んでもよく、含まなくてもよい。 In the present embodiment, zinc oxide is the main component of the nanowire 11, and is contained in both the core portion 112 and the adsorption portion 111. The adsorption unit 111 also contains a nitrogen atom in addition to zinc oxide. The nitrogen atom is doped into, for example, the zinc oxide crystal in the adsorption unit 111. The core portion 112 may or may not contain a nitrogen atom.

吸着材10は、吸着比が0.4以上であるという吸着特性を有することが好ましい。このような吸着特性は、吸着材10が上記の吸着部111を備えることで実現されうる。この場合の吸着比は、0.44以上であればより好ましく、0.5以上であれば更に好ましく、1以上であれば特に好ましい。この場合、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは大きく異なる吸着特性を有する吸着材10が得られる。なお、吸着量を測定するための条件は、後述する実施例において詳細に説明する。 The adsorbent 10 preferably has an adsorption characteristic that the adsorption ratio is 0.4 or more. Such adsorption characteristics can be realized by the adsorbent 10 including the above-mentioned adsorption portion 111. In this case, the adsorption ratio is more preferably 0.44 or more, further preferably 0.5 or more, and particularly preferably 1 or more. In this case, an adsorbent 10 having an adsorption characteristic significantly different from the original adsorption characteristic of zinc oxide can be obtained. The conditions for measuring the adsorption amount will be described in detail in Examples described later.

コア部112と吸着部111とは、互いに異なる結晶配列を有することが好ましい。具体的には、例えば吸着部111においては結晶の配向性がコア部112に比べて低く、コア部112内に結晶が互いに異なる方向を向く複数の部分が含まれていることが好ましい。「互いに異なる結晶配列を有する」ということには、吸着部111にアモルファスと微結晶とが含まれており、そのうちの微結晶に、結晶格子の方向がコア部112における結晶格子の方向と異なるものが含まれている場合を含む。吸着部111は、コア部112よりも原子配列の秩序性が低いということもできる。この場合、理由は解明されていないが、吸着材10がノナナールをより吸着しにくくなり、かつピロールをより吸着しやすくなる。 It is preferable that the core portion 112 and the adsorption portion 111 have different crystal sequences from each other. Specifically, for example, in the adsorption portion 111, the orientation of the crystals is lower than that in the core portion 112, and it is preferable that the core portion 112 includes a plurality of portions in which the crystals are oriented in different directions. "Having different crystal sequences from each other" means that the adsorption portion 111 contains amorphous and microcrystals, and the microcrystals thereof have a crystal lattice direction different from that of the crystal lattice in the core portion 112. Including the case where is included. It can also be said that the adsorption portion 111 has a lower order of atomic arrangement than the core portion 112. In this case, although the reason has not been clarified, the adsorbent 10 is less likely to adsorb nonanal and is more likely to adsorb pyrrole.

また、コア部112と吸着部111との各々を構成する結晶は、原子空孔を有してもよい。この場合、ナノワイヤ11の電気伝導性が高くなるため、吸着材10を電流により加熱することが容易となる。 Further, the crystals constituting each of the core portion 112 and the adsorption portion 111 may have atomic vacancies. In this case, since the electrical conductivity of the nanowire 11 is increased, it becomes easy to heat the adsorbent 10 by an electric current.

吸着部111の、ナノワイヤ11の径方向に沿った厚みは、10nm以上30nm以下であることが好ましい。この場合、吸着材10において、本来の酸化亜鉛とは異なる吸着特性が実現されやすい。なお、この厚みは、一本のナノワイヤ11の透過型電子顕微鏡画像に現れる吸着部111の厚みを10箇所において測定した結果の平均値である。 The thickness of the suction portion 111 along the radial direction of the nanowire 11 is preferably 10 nm or more and 30 nm or less. In this case, the adsorbent 10 tends to realize adsorption characteristics different from those of the original zinc oxide. This thickness is an average value of the results of measuring the thickness of the adsorption portion 111 appearing in the transmission electron microscope image of one nanowire 11 at 10 points.

吸着部111は、フォトルミネッセンススペクトルにおける波長300nmから750nmまでの範囲内での最大のピークトップが550nm以下にあるというフォトルミネッセンス特性を有することが好ましい。この場合も、理由は解明されていないが、吸着材10がノナナールをより吸着しにくくなり、かつピロールをより吸着しやすくなり、この傾向はピークトップの強度が高いほど顕著になる。これにより、吸着比が1以上であるという吸着特性が実現されやすくなる。なお、酸化亜鉛の結晶では本来は最大のピークトップは550nm超にあるため、吸着部111は酸化亜鉛の結晶の本来のフォトルミネッセンス特性とは大きく異なるフォトルミネッセンス特性を有する。フォトルミネッセンススペクトルを測定するための条件は、後述する実施例において詳細に説明する。 The adsorption unit 111 preferably has a photoluminescence property that the maximum peak top in the wavelength range of 300 nm to 750 nm in the photoluminescence spectrum is 550 nm or less. In this case as well, although the reason has not been clarified, the adsorbent 10 is less likely to adsorb nonanal and more easily to adsorb pyrrole, and this tendency becomes more remarkable as the intensity of the peak top is higher. This makes it easier to realize the adsorption characteristic that the adsorption ratio is 1 or more. Since the maximum peak top of the zinc oxide crystal is originally above 550 nm, the adsorption portion 111 has a photoluminescence property that is significantly different from the original photoluminescence property of the zinc oxide crystal. The conditions for measuring the photoluminescence spectrum will be described in detail in Examples described later.

吸着部111における窒素原子の含有率は、5at%以上13at%以下であることが好ましい。この場合も、理由は解明されていないが、吸着材10がノナナールをより吸着しにくくなり、かつピロールをより吸着しやすくなり、この傾向は窒素原子の含有率が高くなるほど顕著になる。なお、窒素原子の含有率はXPS(X線光電子分光)で測定され、その詳細な条件は後述する実施例において詳細に説明する。 The content of nitrogen atoms in the adsorption unit 111 is preferably 5 at% or more and 13 at% or less. In this case as well, although the reason has not been clarified, the adsorbent 10 is less likely to adsorb nonanal and more easily to adsorb pyrrole, and this tendency becomes more remarkable as the content of nitrogen atoms increases. The nitrogen atom content is measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), and the detailed conditions thereof will be described in detail in Examples described later.

吸着材10は、ナノワイヤ11を複数備えることが好ましい。吸着材10は、ナノワイヤ集合体5であることも好ましい。このナノワイヤ集合体5においては、例えば複数のナノワイヤ11が、その長さ方向が互いに同方向であるように束ねられている。 The adsorbent 10 preferably includes a plurality of nanowires 11. The adsorbent 10 is also preferably a nanowire aggregate 5. In the nanowire assembly 5, for example, a plurality of nanowires 11 are bundled so that their length directions are the same as each other.

吸着材10を備える吸着器1について説明する。図2に示す吸着器1は、基体13と、基体13に支持されている吸着材10とを備える。基体13の形状及び材質には、基体13がナノワイヤ11を支持できるのであれば、制限はない。吸着材10における複数のナノワイヤ11の各々の一端は基体13に固定され、他端は基体13とは反対側を向いている。すなわち、例えば複数のナノワイヤ11は、基体13から互いに同じ方向に突出し、かつ基体13の上で束ねられている。 The adsorber 1 including the adsorbent 10 will be described. The adsorber 1 shown in FIG. 2 includes a base 13 and an adsorbent 10 supported by the base 13. The shape and material of the substrate 13 are not limited as long as the substrate 13 can support the nanowires 11. One end of each of the plurality of nanowires 11 in the adsorbent 10 is fixed to the substrate 13, and the other end faces the side opposite to the substrate 13. That is, for example, a plurality of nanowires 11 project from the substrate 13 in the same direction and are bundled on the substrate 13.

吸着材10及び吸着器1の製造方法について説明する。 The manufacturing method of the adsorbent 10 and the adsorber 1 will be described.

まず、製造方法の第一例について説明する。 First, a first example of the manufacturing method will be described.

第一例では、亜鉛イオン、250mmol/L以上750mmol/L以下のアンモニア及び1mmol/L以上3mmol/L以下のポリエチレンイミンを含む水溶液中で、ナノワイヤ11を成長させる。ナノワイヤ11を成長させる時間は、吸着材10をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の吸着材10へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が0.4以上になるように規定されることが好ましい。 In the first example, the nanowire 11 is grown in an aqueous solution containing zinc ions, ammonia of 250 mmol / L or more and 750 mmol / L or less, and polyethyleneimine of 1 mmol / L or more and 3 mmol / L or less. The time for growing the nanowire 11 is the value of the ratio of the amount of adsorbed pyrrole to the amount of adsorbed nonanal on the adsorbent 10 when the adsorbent 10 is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrole for 1 minute. It is preferably specified to be 0.4 or more.

具体的には、例えばまず酸化亜鉛を含む基部113を用意する。基部113は、例えば基体13上に形成された酸化亜鉛膜である(図2参照)。上記のとおり基体13の形状及び材質に制限はないが、例えば基体13はシリコン、金属、SiO、電気絶縁性を有する合成樹脂などの材料から作製された基板である。基部113が酸化亜鉛膜である場合、基部113は例えば蒸着法、スパッタリング法、CVD法などの適宜の方法で形成される。 Specifically, for example, first, a base 113 containing zinc oxide is prepared. The base 113 is, for example, a zinc oxide film formed on the substrate 13 (see FIG. 2). As described above, the shape and material of the substrate 13 are not limited, but for example, the substrate 13 is a substrate made of a material such as silicon, metal, SiO 2 , or a synthetic resin having electrical insulation. When the base 113 is a zinc oxide film, the base 113 is formed by an appropriate method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method.

亜鉛イオン、アンモニア及びポリエチレンイミンを含む水溶液を用意する。上述のとおり、水溶液中のアンモニアの濃度は250mmol/L以上750mmol/L以下である。この濃度が250mmol/L以上であることで亜鉛イオンが錯イオン化し、イオン状態がエネルギー的により安定となることで、酸化亜鉛結晶の析出速度を抑制できるという利点があり、750mmol/L以下であることで酸化亜鉛結晶が全く析出しなくなることを防ぐことができるという利点がある。水溶液中のポリエチレンイミンの濃度は1mmol/L以上3mmol/L以下である。この濃度が1mmol/L以上であることでナノワイヤ11の直径方向の成長を抑制し、ナノワイヤ11にコア部112とは区別される吸着部111が形成されやすくなるという利点があり、この濃度が3mmol/L以下であることで酸化亜鉛結晶が全く析出しなくなることを防ぐことができるという利点がある。水溶液中の亜鉛イオンの濃度は、特に制限されないが、アスペクト比(長さ/直径)の大きなナノワイヤ11を得るためには10mmol/L以上50mmol/L以下であることが好ましい。水溶液には、亜鉛イオン源として、例えば硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛及び、リン酸亜鉛からなる群から選択される少なくとも一種の化合物が配合される。 Prepare an aqueous solution containing zinc ions, ammonia and polyethyleneimine. As described above, the concentration of ammonia in the aqueous solution is 250 mmol / L or more and 750 mmol / L or less. When this concentration is 250 mmol / L or more, zinc ions are complex-ionized, and the ionic state becomes more stable in terms of energy, which has an advantage that the precipitation rate of zinc oxide crystals can be suppressed, and is 750 mmol / L or less. This has the advantage that zinc oxide crystals can be prevented from precipitating at all. The concentration of polyethyleneimine in the aqueous solution is 1 mmol / L or more and 3 mmol / L or less. When this concentration is 1 mmol / L or more, there is an advantage that the growth of the nanowire 11 in the radial direction is suppressed, and the adsorption portion 111 distinct from the core portion 112 is easily formed on the nanowire 11, and this concentration is 3 mmol. When it is less than / L, there is an advantage that zinc oxide crystals can be prevented from being precipitated at all. The concentration of zinc ions in the aqueous solution is not particularly limited, but is preferably 10 mmol / L or more and 50 mmol / L or less in order to obtain nanowires 11 having a large aspect ratio (length / diameter). The aqueous solution contains at least one compound selected from the group consisting of, for example, zinc nitrate, zinc sulfate, zinc acetate, and zinc phosphate as a zinc ion source.

水溶液中でナノワイヤ11を成長させるに当たっては、例えば基部113を水溶液に浸漬する。このときの水溶液の温度は例えば80℃以上110℃以下である。そうすると、基部113からナノワイヤ11が成長することで、ナノワイヤ11と基部113とを備える吸着材10、並びにこの吸着材10と基体13とを備える吸着器1が、得られる。 In growing the nanowires 11 in an aqueous solution, for example, the base 113 is immersed in the aqueous solution. The temperature of the aqueous solution at this time is, for example, 80 ° C. or higher and 110 ° C. or lower. Then, the nanowires 11 grow from the base 113 to obtain an adsorbent 10 having the nanowires 11 and the base 113, and an adsorbent 1 having the adsorbent 10 and the substrate 13.

ナノワイヤ11を成長させる際、基部113を水溶液に浸漬する時間、すなわちナノワイヤ11を成長させる時間を制御することで、吸着材10の吸着特性が調整され、すなわち吸着材10のノナナールとピロールとの吸着のし易さが制御される。ナノワイヤ11を成長させる時間が長くなるほど、吸着材10はノナナールを吸着しにくくなり、かつピロールを吸着しやすくなる傾向がある。これは、ナノワイヤ11を成長させる時間が長くなるほど、ナノワイヤ11にコア部112とは区別される吸着部111が形成されやすくなり、かつ吸着部111が本来の酸化亜鉛とは異なる結晶配列及びフォトルミネッセンス特性を有しやすくなるためであると、推察される。 When the nanowires 11 are grown, the adsorption characteristics of the adsorbent 10 are adjusted by controlling the time for immersing the base 113 in the aqueous solution, that is, the time for growing the nanowires 11, that is, the adsorption of nonanal and pyrrole of the adsorbent 10. Ease of use is controlled. The longer the time for growing the nanowires 11, the more difficult it is for the adsorbent 10 to adsorb nonanal and the easier it is for pyrrole to be adsorbed. This is because the longer the time for growing the nanowire 11, the easier it is for the adsorption portion 111 to be formed on the nanowire 11 so as to be distinguished from the core portion 112, and the adsorption portion 111 has a crystal arrangement and photoluminescence different from the original zinc oxide. It is presumed that this is because it becomes easier to have characteristics.

ナノワイヤ11を成長させる時間は、吸着材10が所望の吸着特性を有するように規定される。この時間は、上述のとおり吸着比が0.4以上になるように規定されることが好ましい。この時間は、吸着比が0.44以上になるように規定されることがより好ましく、1以上になるように規定されることが更に好ましい。 The time for growing the nanowires 11 is defined so that the adsorbent 10 has the desired adsorption properties. This time is preferably defined so that the adsorption ratio is 0.4 or more as described above. This time is more preferably defined so that the adsorption ratio is 0.44 or more, and further preferably 1 or more.

ナノワイヤ11を成長させる時間の上限は特に規定されない。ただし、時間が長すぎるとナノワイヤ11が脆くなることがあるので、その点では、ナノワイヤ11を成長させる時間の上限は120時間以下であることが好ましく、80時間以下であればより好ましい。 The upper limit of the time for growing the nanowires 11 is not particularly specified. However, if the time is too long, the nanowires 11 may become brittle. In that respect, the upper limit of the time for growing the nanowires 11 is preferably 120 hours or less, and more preferably 80 hours or less.

ナノワイヤ11を成長させる時間は、10時間以上であることが好ましい。この場合、吸着比が0.4以上であることが実現されやすい。ナノワイヤ11を成長させる時間が、20時間以上であることも好ましく、40時間以上であることも好ましい。この時間が20時間以上であれば、吸着比が1以上であることが実現されやすく、40時間以上であればノナナールを殆ど吸着せず、かつピロールを非常に吸着させやすいという吸着特性が実現されやすい。 The time for growing the nanowires 11 is preferably 10 hours or more. In this case, it is easy to realize that the adsorption ratio is 0.4 or more. The time for growing the nanowires 11 is preferably 20 hours or more, and preferably 40 hours or more. If this time is 20 hours or more, it is easy to realize that the adsorption ratio is 1 or more, and if it is 40 hours or more, the adsorption characteristic that nonanal is hardly adsorbed and pyrrole is very easily adsorbed is realized. Cheap.

上記の説明では基部113は酸化亜鉛膜であり、この場合、例えば基体13に基部113である酸化亜鉛膜を設ければ、図1に示すような複数のナノワイヤ11が基体13に固定されて束ねられたナノワイヤ集合体5を得ることができる。ただし、基部113はナノワイヤ11の成長の起点になるのであれば、いかなる物であってもよい。また、ナノワイヤ集合体5は、複数のナノワイヤ11が集合することで構成されていれば、図1に示す構造に限られない。 In the above description, the base 113 is a zinc oxide film. In this case, for example, if the zinc oxide film which is the base 113 is provided on the substrate 13, a plurality of nanowires 11 as shown in FIG. 1 are fixed to the substrate 13 and bundled. The obtained nanowire assembly 5 can be obtained. However, the base 113 may be any material as long as it serves as a starting point for the growth of the nanowire 11. Further, the nanowire assembly 5 is not limited to the structure shown in FIG. 1 as long as it is configured by assembling a plurality of nanowires 11.

例えば基部113は酸化亜鉛の粒子であってもよい。この場合、水溶液中の複数の酸化亜鉛の粒子を起点としてナノワイヤ11が成長しうる。この場合、複数のナノワイヤ11が水溶液中に分散した状態で生成する。また、基部113を使用せずに、水溶液の組成、温度などの条件を調整することで、水溶液中でナノワイヤ11を成長させてもよい。この場合、複数のナノワイヤ11が水溶液中に分散した状態で生成する。この複数のナノワイヤ11を、例えば束ねることなく集合させることで、ナノワイヤ集合体5を構成することができる。この場合、例えばナノワイヤ集合体5を、後述する図7に示す吸着材10に適用することができる。 For example, the base 113 may be zinc oxide particles. In this case, the nanowires 11 can grow from a plurality of zinc oxide particles in the aqueous solution. In this case, the plurality of nanowires 11 are generated in a dispersed state in the aqueous solution. Further, the nanowires 11 may be grown in the aqueous solution by adjusting conditions such as the composition and temperature of the aqueous solution without using the base 113. In this case, the plurality of nanowires 11 are generated in a dispersed state in the aqueous solution. By assembling the plurality of nanowires 11 without bundling, for example, the nanowire assembly 5 can be formed. In this case, for example, the nanowire assembly 5 can be applied to the adsorbent 10 shown in FIG. 7, which will be described later.

次に、製造方法の第二例について説明する。 Next, a second example of the manufacturing method will be described.

基部を用意する。第二例では、基部はワイヤ状であり、例えば基体13に支持されている。基部は例えば酸化亜鉛を含有し、具体的には例えば酸化亜鉛製のワイヤである。 Prepare the base. In the second example, the base is wire-like and is supported, for example, by the substrate 13. The base contains, for example, zinc oxide, specifically a wire made of, for example, zinc oxide.

亜鉛イオン、アンモニア及びポリエチレンイミンを含む水溶液を用意する。水溶液の組成は第一例と同じでよい。 Prepare an aqueous solution containing zinc ions, ammonia and polyethyleneimine. The composition of the aqueous solution may be the same as in the first example.

基部を水溶液に浸漬する。このときの水溶液の温度は例えば第一例の場合と同じである。そうすると、基部の表面上に生成物が析出することで、基部に由来するコア部112と、析出物から形成される吸着部111とを備えるナノワイヤ11が形成され、このナノワイヤ11を備える吸着材10が得られる。なお、吸着部111は、析出物の一部で構成されてもよい。また、この吸着材10と基体13とを備える吸着器1が、得られる。第二例の場合も、第一例の場合と同様に、ナノワイヤ11を成長させる際、基部113を水溶液に浸漬する時間を制御することで、吸着材10の吸着特性が調整される。 Immerse the base in aqueous solution. The temperature of the aqueous solution at this time is, for example, the same as in the case of the first example. Then, the product is deposited on the surface of the base portion, so that the nanowire 11 having the core portion 112 derived from the base portion and the adsorption portion 111 formed from the precipitate is formed, and the adsorbent 10 including the nanowire 11 is formed. Is obtained. The adsorption unit 111 may be composed of a part of the precipitate. Further, an adsorber 1 including the adsorbent 10 and the substrate 13 can be obtained. In the case of the second example as well, as in the case of the first example, when the nanowires 11 are grown, the adsorption characteristics of the adsorbent 10 are adjusted by controlling the time for immersing the base 113 in the aqueous solution.

吸着材10の構成は、上記のみには限られない。例えば上記の説明では吸着材10は複数のナノワイヤ11からなるナノワイヤ集合体5であるが、吸着材10はナノワイヤ11でなくてもよい。例えば吸着材10はネット状、不織布状などであってもよい。その場合、吸着材10は、ネット状、不織布状等の適宜の形態のコア部112と、コア部112を覆う吸着部111とを備えてもよい。また、吸着材10はコア部112を備えなくてもよく、その場合、吸着材10は吸着部111のみを備えてもよく、吸着部111を支持するコア部112以外の部材を備えてもよい。 The configuration of the adsorbent 10 is not limited to the above. For example, in the above description, the adsorbent 10 is a nanowire assembly 5 composed of a plurality of nanowires 11, but the adsorbent 10 does not have to be the nanowires 11. For example, the adsorbent 10 may be in the form of a net, a non-woven fabric, or the like. In that case, the adsorbent 10 may include a core portion 112 having an appropriate shape such as a net shape or a non-woven fabric shape, and a suction portion 111 that covers the core portion 112. Further, the adsorbent 10 does not have to include the core portion 112, and in that case, the adsorbent 10 may include only the adsorption portion 111, or may include a member other than the core portion 112 that supports the adsorption portion 111. ..

吸着材10を備える濃縮器2について説明する。濃縮器2は、濃縮室21と、濃縮室21内に配置されている吸着材10とを備える。濃縮器2を使用する際は、例えば濃縮室21内に化学物質を含むガス(以下、試料ガスともいう)を供給しながら、吸着材10に試料ガス中の化学物質を吸着させる。続いて、吸着材10から化学物質を脱離させて濃縮室21内へ放出する。これにより、濃縮室21内に、化学物質の濃度が試料ガスよりも高められたガス(以下、調整ガスともいう)が生成しうる。試料ガスの例は、ヒト及び動物の呼気、並びに車及び工場の排気ガスである。化学物質の例は、ケトン類、アミン類、アルコール類、芳香族炭化水素類、アルデヒド類、エステル類、有機酸、メチルメルカプタン、ジスルフィドといった揮発性有機化合物、並びに硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素といった無機化合物を含む。 The concentrator 2 including the adsorbent 10 will be described. The concentrator 2 includes a concentrating chamber 21 and an adsorbent 10 arranged in the concentrating chamber 21. When the concentrator 2 is used, for example, while supplying a gas containing a chemical substance (hereinafter, also referred to as a sample gas) into the concentrating chamber 21, the adsorbent 10 adsorbs the chemical substance in the sample gas. Subsequently, the chemical substance is desorbed from the adsorbent 10 and released into the concentration chamber 21. As a result, a gas having a higher concentration of the chemical substance than the sample gas (hereinafter, also referred to as a adjusting gas) can be generated in the concentration chamber 21. Examples of sample gases are human and animal exhalations, as well as car and factory exhausts. Examples of chemicals include ketones, amines, alcohols, aromatic hydrocarbons, aldehydes, esters, organic acids, methyl mercaptans, disulfides and other volatile organic compounds, as well as hydrogen sulfide, sulfur dioxide and carbon disulfide. Inorganic compounds such as.

濃縮器2は、吸着材10を備える吸着器1を備えてもよい。吸着器1は、吸着材10を加熱するヒータを備えてもよい。吸着器1は、吸着材10を冷却するクーラ25を更に備えてもよい。吸着器1がヒータを備えると、化学物質を吸着した吸着材10をヒータで加熱することで吸着材10から化学物質を容易に脱離させることができる。なお、吸着材10がヒータを備えず、吸着材10に電流を流すことでジュール熱により吸着材10を加熱して、吸着材10から化学物質を脱離させてもよい。さらに、吸着器1がクーラ25を備えると、加熱された吸着材10をクーラ25で冷却することで、吸着材10を速やかに化学物質を吸着可能な状態に復帰させることができる。さらに、化学物質を吸着材10に吸着させる際に吸着材10をクーラ25で冷却することで、吸着材10に対する化学物質の総吸着量を増加させることができる。 The concentrator 2 may include an adsorber 1 including an adsorbent 10. The adsorber 1 may include a heater that heats the adsorbent 10. The adsorber 1 may further include a cooler 25 for cooling the adsorbent 10. When the adsorber 1 is provided with a heater, the chemical substance can be easily desorbed from the adsorbent 10 by heating the adsorbent 10 that has adsorbed the chemical substance with the heater. The adsorbent 10 may not be provided with a heater, and the adsorbent 10 may be heated by Joule heat by passing an electric current through the adsorbent 10 to desorb the chemical substance from the adsorbent 10. Further, when the adsorber 1 is provided with the cooler 25, the heated adsorbent 10 can be cooled by the cooler 25, so that the adsorbent 10 can be quickly returned to a state in which chemical substances can be adsorbed. Further, by cooling the adsorbent 10 with the cooler 25 when the chemical substance is adsorbed on the adsorbent 10, the total amount of the chemical substance adsorbed on the adsorbent 10 can be increased.

以下、吸着器1が第一電極221及び第二電極222並びにクーラ25を備える場合の、濃縮器2の具体的な構成の例を、図3及び図4を参照して説明する。 Hereinafter, an example of a specific configuration of the concentrator 2 when the adsorber 1 includes the first electrode 221 and the second electrode 222 and the cooler 25 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

濃縮器2は、筐体23を有し、かつ筐体23内に濃縮室21を有する。筐体23は、濃縮室21に面する配置面24を備える。吸着材10は濃縮室21内の配置面24上に配置されている。筐体23には、互いに離間している第一電極221及び第二電極222が設けられている。第一電極221及び第二電極222の各々は、吸着材10に接触していることで吸着材10と電気的に接続されている。筐体23の配置面24の近傍には、クーラ25が設けられている。 The concentrator 2 has a housing 23 and a concentrating chamber 21 in the housing 23. The housing 23 includes an arrangement surface 24 facing the concentration chamber 21. The adsorbent 10 is arranged on the arrangement surface 24 in the concentration chamber 21. The housing 23 is provided with a first electrode 221 and a second electrode 222 that are separated from each other. Each of the first electrode 221 and the second electrode 222 is electrically connected to the adsorbent 10 by being in contact with the adsorbent 10. A cooler 25 is provided in the vicinity of the arrangement surface 24 of the housing 23.

より具体的には、筐体23は、例えば樹脂製である。筐体23は、第一基板231と第二基板232とで構成されている。第二基板232は溝を有する。第二基板232の溝がある面に第一基板231が重ねられていることで、溝内の空間が濃縮室21を構成する。筐体23は、濃縮室21内と濃縮室21の外とを通じさせる取入口26と、濃縮室21内と濃縮室21の外とを通じさせ、取入口26とは異なる取出口27とを備える。取入口26と取出口27とは、濃縮室21を挟んで対向している。配置面24は、第二基板232における溝の底面で構成される。 More specifically, the housing 23 is made of, for example, resin. The housing 23 is composed of a first substrate 231 and a second substrate 232. The second substrate 232 has a groove. Since the first substrate 231 is overlapped on the grooved surface of the second substrate 232, the space in the groove constitutes the concentration chamber 21. The housing 23 includes an intake 26 that allows the inside of the concentration chamber 21 and the outside of the concentration chamber 21 to pass through, and an outlet 27 that allows the inside of the concentration chamber 21 and the outside of the concentration chamber 21 to pass through and is different from the intake port 26. The intake port 26 and the intake port 27 face each other with the concentration chamber 21 interposed therebetween. The arrangement surface 24 is composed of the bottom surface of the groove in the second substrate 232.

濃縮室21は、ガスが供給されるように構成される。濃縮室21は、例えばガスが通過しうる流路である。ガスは、濃縮室21の外から取入口26を通じて濃縮室21内に流入し、濃縮室21を通過してから、取出口27を通じて濃縮室21の外に流出しうる。濃縮室21内におけるガスが流通する方向、すなわち取入口26から取出口27へ向かう方向を、以下、流通方向ともいう。 The concentration chamber 21 is configured to be supplied with gas. The concentration chamber 21 is, for example, a flow path through which gas can pass. The gas can flow from the outside of the concentration chamber 21 into the concentration chamber 21 through the intake port 26, pass through the concentration chamber 21, and then flow out of the concentration chamber 21 through the outlet 27. The direction in which the gas flows in the concentrating chamber 21, that is, the direction from the intake port 26 to the outlet 27 is also referred to as a distribution direction.

第一電極221及び第二電極222の各々の少なくとも一部は、配置面24と吸着器1との間に介在する。第一電極221及び第二電極222の各々の材料は、例えば、金、銅、白金又はカーボンである。 At least a part of each of the first electrode 221 and the second electrode 222 is interposed between the arrangement surface 24 and the adsorber 1. The material of each of the first electrode 221 and the second electrode 222 is, for example, gold, copper, platinum or carbon.

吸着材10は濃縮室21内の配置面24上に配置されている。このため、第二基板232が、吸着器1における基体13に相当する。吸着器1における吸着材10の一部は第一電極221に接触しており、吸着材10の別の一部は第二電極222に接触している。このため、吸着材10は、第一電極221及び第二電極222と電気的に接続されている。 The adsorbent 10 is arranged on the arrangement surface 24 in the concentration chamber 21. Therefore, the second substrate 232 corresponds to the substrate 13 in the adsorber 1. A part of the adsorbent 10 in the adsorber 1 is in contact with the first electrode 221 and another part of the adsorbent 10 is in contact with the second electrode 222. Therefore, the adsorbent 10 is electrically connected to the first electrode 221 and the second electrode 222.

なお、ここで説明している吸着器1の構成は一例であり、吸着器1は種々の構成を有しうる。 The configuration of the adsorber 1 described here is an example, and the adsorber 1 may have various configurations.

図5に示すように、第一電極221及び第二電極222には、第一電極221と第二電極222との間に電圧を印加することで吸着材10に電流を供給する電流供給回路29が接続されている。また、電流供給回路29を制御することで吸着材10に流れる電流を制御するコントローラ28が、電流供給回路29に接続されている。 As shown in FIG. 5, a current supply circuit 29 that supplies a current to the adsorbent 10 by applying a voltage between the first electrode 221 and the second electrode 222 to the first electrode 221 and the second electrode 222. Is connected. Further, a controller 28 that controls the current flowing through the adsorbent 10 by controlling the current supply circuit 29 is connected to the current supply circuit 29.

コントローラ28は、例えば1以上のプロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータにて構成されている。言い換えれば、コントローラ28は、1以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、1以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムがコントローラ28として機能する。プログラムは、コントローラ28の各々のメモリにあらかじめ記録されていてもよく、インターネット等の電子通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。 The controller 28 is composed of, for example, a microcomputer having one or more processors and memories. In other words, the controller 28 is implemented in a computer system having one or more processors and memory, and the computer system functions as the controller 28 by executing a program in which one or more processors are stored in the memory. .. The program may be recorded in advance in each memory of the controller 28, may be recorded through an electronic communication line such as the Internet, or may be recorded and provided on a non-temporary recording medium such as a memory card.

クーラ25は、第二基板232における、配置面24とは反対側を向く外面に重ねて設けられている。クーラ25は、例えば、ペルチェ素子で構成される。図5に示すように、コントローラ28は、クーラ25にも接続されている。コントローラ28は、クーラ25の動作も制御することで、吸着材10の冷却を制御する。 The cooler 25 is provided so as to overlap the outer surface of the second substrate 232 facing the side opposite to the arrangement surface 24. The cooler 25 is composed of, for example, a Peltier element. As shown in FIG. 5, the controller 28 is also connected to the cooler 25. The controller 28 also controls the operation of the cooler 25 to control the cooling of the adsorbent 10.

なお、クーラ25の位置は、吸着材10を冷却可能であれば、どこであってもよい。例えば、クーラ25が、第一電極221上又は第二電極222上に設けられていてもよい。 The position of the cooler 25 may be anywhere as long as the adsorbent 10 can be cooled. For example, the cooler 25 may be provided on the first electrode 221 or the second electrode 222.

濃縮器2を用いて化学物質を濃縮する方法について説明する。試料ガスを濃縮室21内へ送る。そのためには、例えば試料ガスが濃縮室21の外から取入口26を通じて濃縮室21内に流入し、更に濃縮室21内から取出口27を通じて濃縮室21の外へ流出するように、濃縮室21内に気流を生じさせる。気流は、ポンプ、ファンなどの適宜の気流発生機36を用いて生じさせることができる。気流が生じていると、吸着器1は試料ガスに曝露され、吸着器1における吸着材10が、試料ガス中の化学物質を吸着する。気流によって濃縮室21内の試料ガスが順次更新されるため、吸着材10は、試料ガスに曝露されている時間に応じた量の化学物質を吸着できる。すなわち吸着材10は、濃縮室21の容積と同じ体積を有する試料ガス中における化学物質の量よりも多い化学物質を、吸着できる。続いて、吸着材10を加熱する。例えば、電流供給回路29が第一電極221と第二電極222との間に電圧を印加することで、吸着材10を発熱させる。なお、濃縮器2がヒータを備える場合には、ヒータが吸着材10を加熱してもよい。吸着材10を加熱すると、吸着材10に吸着していた化学物質が、吸着材10から脱離して、濃縮室21内に放出される。それにより、濃縮室21内における化学物質の濃度は、試料ガスにおける濃度よりも高くなりうる。これにより、濃縮室21内に、化学物質の濃度が試料ガスよりも高められた調整ガスを生成させることができる。この調整ガスを、濃縮室21の外へ送る。濃縮室21に気流が生じたままの状態であれば、気流によって調整ガスを、取出口27を通じて、濃縮室21の外へ送ることができる。調整ガスを濃縮室21の外へ送った後、必要に応じてクーラ25で吸着材10を冷却すると、吸着材10を、化学物質が吸着可能な状態へ速やかに復帰させることができる。 A method of concentrating a chemical substance using the concentrator 2 will be described. The sample gas is sent into the concentration chamber 21. For that purpose, for example, the sample gas flows from the outside of the concentration chamber 21 into the concentration chamber 21 through the intake port 26, and further flows out from the inside of the concentration chamber 21 through the outlet 27 to the outside of the concentration chamber 21. Creates an air flow inside. The airflow can be generated by using an appropriate airflow generator 36 such as a pump or a fan. When an air flow is generated, the adsorber 1 is exposed to the sample gas, and the adsorbent 10 in the adsorber 1 adsorbs the chemical substances in the sample gas. Since the sample gas in the concentration chamber 21 is sequentially updated by the air flow, the adsorbent 10 can adsorb an amount of chemical substances according to the time of exposure to the sample gas. That is, the adsorbent 10 can adsorb more chemical substances than the amount of chemical substances in the sample gas having the same volume as the volume of the concentration chamber 21. Subsequently, the adsorbent 10 is heated. For example, the current supply circuit 29 applies a voltage between the first electrode 221 and the second electrode 222 to generate heat in the adsorbent 10. When the concentrator 2 is provided with a heater, the heater may heat the adsorbent 10. When the adsorbent 10 is heated, the chemical substance adsorbed on the adsorbent 10 is desorbed from the adsorbent 10 and released into the concentration chamber 21. As a result, the concentration of the chemical substance in the concentration chamber 21 can be higher than the concentration in the sample gas. As a result, a adjusting gas having a concentration of a chemical substance higher than that of the sample gas can be generated in the concentration chamber 21. This adjusting gas is sent out of the concentration chamber 21. If the air flow is still generated in the concentrating chamber 21, the adjusting gas can be sent to the outside of the concentrating chamber 21 through the outlet 27 by the air flow. After the adjusting gas is sent to the outside of the concentration chamber 21, the adsorbent 10 is cooled by the cooler 25 as needed, so that the adsorbent 10 can be quickly returned to a state in which the chemical substance can be adsorbed.

なお、濃縮器2は、複数の濃縮室21と、各濃縮室21に配置されている吸着器1とを備えてもよい。この場合、濃縮器2は、複数の濃縮室21を備える一つの筐体23を備えてもよく、一つの濃縮室21を各々備える複数の筐体23を備えてもよい。濃縮器2が複数の吸着器1を備える場合、濃縮器2は、複数の吸着器1の各々に対応する第一電極221及び第二電極222を備え、又は複数の吸着器1の各々に対応するヒータを備えることができる。さらに、濃縮器2は、複数の吸着器1の各々に対応するクーラ25を備えてもよい。 The concentrator 2 may include a plurality of concentrating chambers 21 and an adsorber 1 arranged in each concentrating chamber 21. In this case, the concentrator 2 may include one housing 23 including a plurality of concentrating chambers 21, or may include a plurality of housings 23 each including one concentrating chamber 21. When the concentrator 2 includes a plurality of adsorbers 1, the concentrator 2 includes a first electrode 221 and a second electrode 222 corresponding to each of the plurality of adsorbers 1, or corresponds to each of the plurality of adsorbers 1. A heater can be provided. Further, the concentrator 2 may be provided with a cooler 25 corresponding to each of the plurality of adsorbers 1.

吸着材10を備える検出装置4について説明する。 The detection device 4 including the adsorbent 10 will be described.

検出装置4は、吸着材10と、吸着器1が吸着した化学物質を検知して化学物質に応じた信号を出力するセンサ部31とを備える。検出装置4は、上記の濃縮器2を備えることで、吸着材10を備えてもよい。検出装置4が濃縮器2を備えると、センサ部31は、化学物質の濃度が高められた調整ガス中の化学物質を検出することができる。この場合、検出装置4による化学物質の検出精度を高めることができ、例えば試料ガス中に微量しか含まれない化学物質を精度良く検出することも可能となる。 The detection device 4 includes an adsorbent 10 and a sensor unit 31 that detects the chemical substance adsorbed by the adsorbent 1 and outputs a signal corresponding to the chemical substance. The detection device 4 may include the adsorbent 10 by providing the above-mentioned concentrator 2. When the detection device 4 includes the concentrator 2, the sensor unit 31 can detect the chemical substance in the adjusting gas having an increased concentration of the chemical substance. In this case, the detection accuracy of the chemical substance by the detection device 4 can be improved, and for example, it is possible to accurately detect the chemical substance contained in the sample gas in a very small amount.

図6に、検出装置4の例を示す。この検出装置4は、検出器3と濃縮器2とを備える。検出器3はセンサ部31を備える。濃縮器2は吸着器1を備える。濃縮器2の構成は、図3及び図4と同じである。図3及び図4と共通する構成については、図6に同じ符号を付して、適宜説明を省略する。 FIG. 6 shows an example of the detection device 4. The detection device 4 includes a detector 3 and a concentrator 2. The detector 3 includes a sensor unit 31. The concentrator 2 includes an adsorber 1. The configuration of the concentrator 2 is the same as that in FIGS. 3 and 4. The same reference numerals are given to FIGS. 6 and the description thereof will be omitted as appropriate for the configurations common to those in FIGS. 3 and 4.

検出器3は、筐体33を有し、かつ筐体33内に検出室32を有する。筐体33は、例えば樹脂製である。筐体33は、検出室32内と検出室32の外とを通じさせる通口34を備える。検出器3の筐体33と、濃縮器2の筐体23とは、検出器3の筐体33における通口34が濃縮器2の筐体23における取出口27に通じるように、連結している。すなわち、濃縮室21と検出室32とは、濃縮器2の取出口27及び検出器3の通口34を介して、通じている。なお、本実施形態では検出器3の筐体33と濃縮器2の筐体23とは別個の部材であるが、検出器3の筐体23と濃縮器2の筐体23とが一体化して一つの部材を構成してもよい。 The detector 3 has a housing 33 and a detection chamber 32 in the housing 33. The housing 33 is made of, for example, resin. The housing 33 includes a passage 34 that allows the inside of the detection chamber 32 and the outside of the detection chamber 32 to pass through. The housing 33 of the detector 3 and the housing 23 of the concentrator 2 are connected so that the through port 34 in the housing 33 of the detector 3 leads to the outlet 27 in the housing 23 of the concentrator 2. There is. That is, the concentrating chamber 21 and the detection chamber 32 communicate with each other through the outlet 27 of the concentrator 2 and the through port 34 of the detector 3. In the present embodiment, the housing 33 of the detector 3 and the housing 23 of the concentrator 2 are separate members, but the housing 23 of the detector 3 and the housing 23 of the concentrator 2 are integrated. One member may be composed.

検出器3は、検出室32内のガスを検出室32から排出するための排出口35を備えることが好ましい。本実施形態では、排出口35に、気流発生機36であるポンプが接続されている。ポンプは、検出室32内のガスを排出口35を通じて吸引するように動作する。このため、気流発生機36は、気流を発生させうる。この気流は、濃縮室21の外から濃縮器2の取入口26を通じて濃縮室21内に流入し、濃縮室21内から濃縮器2の取出口27及び検出器3の通口34を通じて検出室32内に流入し、更に排出口35を通じて検出室32外へ流出する。気流を発生できるのであれば、気流発生機36はポンプに限らず、例えば送風ファンでもよい。 The detector 3 preferably includes a discharge port 35 for discharging the gas in the detection chamber 32 from the detection chamber 32. In the present embodiment, the pump, which is the airflow generator 36, is connected to the discharge port 35. The pump operates so as to suck the gas in the detection chamber 32 through the discharge port 35. Therefore, the airflow generator 36 can generate an airflow. This air flow flows from the outside of the concentrating chamber 21 into the concentrating chamber 21 through the inlet 26 of the concentrator 2, and from the inside of the concentrating chamber 21 through the outlet 27 of the concentrator 2 and the through port 34 of the detector 3, the detection chamber 32. It flows into the inside and further flows out of the detection chamber 32 through the discharge port 35. The airflow generator 36 is not limited to the pump as long as it can generate an airflow, and may be, for example, a blower fan.

検出装置4を用いてガス中の化学物質を検出する場合には、例えばまず濃縮器2の取入口26を濃縮室21の外にある試料ガス内に配置する。この状態で気流発生機36を作動させることで、検出装置4内に気流を発生させる。この気流によって、試料ガスが、濃縮室21の外から濃縮器2の取入口26を通じて濃縮室21内に流入し、濃縮室21内から濃縮器2の取出口27及び検出器3の通口34を通じて検出室32内に流入し、更に排出口35を通じて検出室32外へ排出される。 When detecting a chemical substance in a gas using the detection device 4, for example, the intake 26 of the concentrator 2 is first arranged in the sample gas outside the concentrating chamber 21. By operating the airflow generator 36 in this state, an airflow is generated in the detection device 4. Due to this air flow, the sample gas flows from the outside of the concentrating chamber 21 into the concentrating chamber 21 through the inlet 26 of the concentrator 2, and from the inside of the concentrating chamber 21, the outlet 27 of the concentrator 2 and the inlet 34 of the detector 3 It flows into the detection chamber 32 through the detection chamber 32, and is further discharged to the outside of the detection chamber 32 through the discharge port 35.

この状態で、濃縮器2が上記に説明したとおり動作することで、濃縮室21内で調整ガスが生成され、この調整ガスが気流によって検出室32に流入する。センサ部31は、検出室32に流入した調整ガス中の化学物質を検知して、この化学物質に応じた信号を出力することができる。この場合、調整ガス中の化学物質の濃度を、試料ガス中よりも高くできるので、この試料ガス中の化学物質をセンサ部31で検知することにより、化学物質の検知精度が向上する。 In this state, when the concentrator 2 operates as described above, the adjusting gas is generated in the concentrating chamber 21, and the adjusting gas flows into the detection chamber 32 by the air flow. The sensor unit 31 can detect a chemical substance in the adjusting gas that has flowed into the detection chamber 32 and output a signal corresponding to the chemical substance. In this case, since the concentration of the chemical substance in the adjusting gas can be made higher than that in the sample gas, the detection accuracy of the chemical substance is improved by detecting the chemical substance in the sample gas by the sensor unit 31.

吸着材10の用途は、上記の吸着器1、濃縮器2及び検出装置4への適用には限られない。また、吸着材10の用途は、化学物質の捕集にも限られない。例えば吸着材10を、化学物質を検出するためのセンサ素子として利用することもできる。 The application of the adsorbent 10 is not limited to the above-mentioned application to the adsorber 1, the concentrator 2, and the detection device 4. Further, the use of the adsorbent 10 is not limited to the collection of chemical substances. For example, the adsorbent 10 can be used as a sensor element for detecting a chemical substance.

吸着材10をセンサ素子として利用する場合の、吸着材10を備えるガスセンサ6について説明する。ガスセンサ6は、吸着材10と、吸着材10に電気的に接続する電極7とを備える。このガスセンサ6を用いると、吸着材10が化学物質を含むガスに曝露された場合に、吸着材10が化学物質を吸着することで、吸着材10の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化に基づいて、化学物質を検出できる。 A gas sensor 6 including the adsorbent 10 when the adsorbent 10 is used as a sensor element will be described. The gas sensor 6 includes an adsorbent 10 and an electrode 7 that is electrically connected to the adsorbent 10. When the gas sensor 6 is used, when the adsorbent 10 is exposed to a gas containing a chemical substance, the adsorbent 10 adsorbs the chemical substance, so that the electric resistance of the adsorbent 10 changes. Chemical substances can be detected based on this change in electrical resistance.

本実施形態では、吸着材10は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する。このため、吸着材10が化学物質を含むガスに曝露された場合、例えばピロールを含むガスに曝露された場合に、吸着材10の電気抵抗は、本来の酸化亜鉛の場合とは異なる変化を起こしうる。このため、特異な検出特性を有するガスセンサ6を実現できる。例えばピロールを選択的に検出するガスセンサ6を実現できる。 In the present embodiment, the adsorbent 10 has an adsorption characteristic different from the original adsorption characteristic of zinc oxide. Therefore, when the adsorbent 10 is exposed to a gas containing a chemical substance, for example, when the adsorbent 10 is exposed to a gas containing pyrrole, the electric resistance of the adsorbent 10 changes differently from that of the original zinc oxide. sell. Therefore, the gas sensor 6 having unique detection characteristics can be realized. For example, a gas sensor 6 that selectively detects pyrrole can be realized.

ガスセンサ6の一具体例を、図7を参照して説明する。ガスセンサ6は、吸着材10及び電極7を備える。電極7は、第一電極71及び第二電極72を含む。ガスセンサ6は、更に基材8を備える。 A specific example of the gas sensor 6 will be described with reference to FIG. The gas sensor 6 includes an adsorbent 10 and an electrode 7. The electrode 7 includes a first electrode 71 and a second electrode 72. The gas sensor 6 further includes a base material 8.

基材8は電気絶縁性を有する。基材8は一つの面(以下、支持面81という)を有し、支持面81上に、第一電極71、第二電極72及び吸着材10が配置されている。基材8は、例えば、支持面81と直交する方向の厚みを有する板の形状を有する。第一電極71及び第二電極72は、支持面81の向く方向と直交する一方向に間隔をあけて配置されている。 The base material 8 has electrical insulation. The base material 8 has one surface (hereinafter referred to as a support surface 81), and the first electrode 71, the second electrode 72, and the adsorbent 10 are arranged on the support surface 81. The base material 8 has, for example, the shape of a plate having a thickness in a direction orthogonal to the support surface 81. The first electrode 71 and the second electrode 72 are arranged at intervals in one direction orthogonal to the direction in which the support surface 81 faces.

吸着材10は、基材8の支持面81上に配置され、かつ第一電極71及び第二電極72を覆っている。これにより、吸着材10と第一電極71及び第二電極72の各々とが接触している。なお、吸着材10と第一電極71及び第二電極72の各々との電気的接続は、いかなる構造によって達成されてもよい。例えば吸着材10は、第一電極71の全体に接触していてもよく、一部に接触していてもよい。また吸着材10は、第二電極72の全体に接触していてもよく、一部に接触していてもよい。 The adsorbent 10 is arranged on the support surface 81 of the base material 8 and covers the first electrode 71 and the second electrode 72. As a result, the adsorbent 10 is in contact with each of the first electrode 71 and the second electrode 72. The electrical connection between the adsorbent 10 and each of the first electrode 71 and the second electrode 72 may be achieved by any structure. For example, the adsorbent 10 may be in contact with the entire first electrode 71, or may be in contact with a part of the first electrode 71. Further, the adsorbent 10 may be in contact with the entire second electrode 72, or may be in contact with a part of the second electrode 72.

吸着材10は、例えばナノワイヤ集合体5である。このナノワイヤ集合体5は、複数のナノワイヤ11が束ねられることなく集合して互いに電気的に接続されることで、構成されている。 The adsorbent 10 is, for example, a nanowire aggregate 5. The nanowire assembly 5 is configured by assembling a plurality of nanowires 11 without being bundled and electrically connecting them to each other.

ナノワイヤ集合体5は、導電材料を含んでいてもよい。導電材料は、例えばカーボン粒子、カーボンナノチューブ、金属酸化物、及び導電性高分子などからなる群から選択される少なくとも一種の材料を含有する。この場合、ナノワイヤ集合体5は、例えば複数のナノワイヤ11と導電材料とが、ナノワイヤ11が束ねられることなく集合して、ナノワイヤ11同士が直接又は導電材料を介して電気的に接続されることで、構成されている。 The nanowire assembly 5 may contain a conductive material. The conductive material contains at least one material selected from the group consisting of, for example, carbon particles, carbon nanotubes, metal oxides, conductive polymers and the like. In this case, in the nanowire assembly 5, for example, a plurality of nanowires 11 and a conductive material are assembled without being bundled, and the nanowires 11 are electrically connected to each other directly or via a conductive material. ,It is configured.

ナノワイヤ集合体5は、樹脂などからなる適宜のバインダを含んでいてもよい。この場合、バインダによってナノワイヤ11が固定される。ナノワイヤ集合体5が更に導電材料を含む場合には、バインダによってナノワイヤ11及び導電材料が固定される。 The nanowire assembly 5 may contain an appropriate binder made of resin or the like. In this case, the nanowire 11 is fixed by the binder. When the nanowire assembly 5 further contains a conductive material, the nanowire 11 and the conductive material are fixed by a binder.

ナノワイヤ集合体5である吸着材10を作製する場合、例えば複数のナノワイヤ11と溶剤とを含有する組成物を用意する。吸着材10が導電材料を含む場合には、前述の組成物に導電材料も含有させる。吸着材10がバインダを含む場合には、前述の組成物にバインダも含有させる。この組成物をインクジェット法で成形して塗膜を作製し、この塗膜から溶剤を揮発させることで、ナノワイヤ集合体5を作製できる。 When producing the adsorbent 10 which is the nanowire assembly 5, for example, a composition containing a plurality of nanowires 11 and a solvent is prepared. When the adsorbent 10 contains a conductive material, the above-mentioned composition also contains the conductive material. When the adsorbent 10 contains a binder, the binder is also contained in the above-mentioned composition. The nanowire aggregate 5 can be produced by molding this composition by an inkjet method to produce a coating film and volatilizing a solvent from the coating film.

なお、ガスセンサ6における吸着材10の作製方法は、前記のみには制限されない。また、ガスセンサ6における吸着材10が、図1に示すような構造を有していてもよい。 The method for producing the adsorbent 10 in the gas sensor 6 is not limited to the above. Further, the adsorbent 10 in the gas sensor 6 may have a structure as shown in FIG.

ガスセンサ6の第一電極71と第二電極72との間に電圧が印加されると、吸着材10に、電圧及び吸着材10の電気抵抗に応じた電流が流れる。このため、吸着材10の電気抵抗を測定できる。この電気抵抗の値から化学物質を検出できる。なお、第一電極71と第二電極72との間に定電圧を印加した状態での第一電極71と第二電極72との間に流れる電流の値から化学物質を検出してもよい。吸着材10に定電流を流した状態での第一電極71と第二電極72との間の電圧変化量から化学物質を検出してもよい。すなわち、吸着材10の電気抵抗の変化に応じて変化する指標に基づいて化学物質を検出すればよい。 When a voltage is applied between the first electrode 71 and the second electrode 72 of the gas sensor 6, a current corresponding to the voltage and the electric resistance of the adsorbent 10 flows through the adsorbent 10. Therefore, the electrical resistance of the adsorbent 10 can be measured. Chemical substances can be detected from this value of electrical resistance. A chemical substance may be detected from the value of the current flowing between the first electrode 71 and the second electrode 72 when a constant voltage is applied between the first electrode 71 and the second electrode 72. A chemical substance may be detected from the amount of voltage change between the first electrode 71 and the second electrode 72 when a constant current is passed through the adsorbent 10. That is, the chemical substance may be detected based on an index that changes according to the change in the electrical resistance of the adsorbent 10.

1.吸着材の作製
(1)サンプル1
基体13として直径10.16cm(4インチ)の寸法の酸化膜を有するシリコンウェハを用意した。酸化膜の厚さは、300nmであった。この基体13の表面上に、高周波(RF)スパッタリング装置を用いて、厚み30nmの基部113(酸化亜鉛膜)を形成した。
1. 1. Preparation of adsorbent (1) Sample 1
A silicon wafer having an oxide film having a diameter of 10.16 cm (4 inches) was prepared as the substrate 13. The thickness of the oxide film was 300 nm. A radio frequency (RF) sputtering apparatus was used to form a base 113 (zinc oxide film) having a thickness of 30 nm on the surface of the substrate 13.

また、Zn(NO・6HO濃度が25mmol/L、ヘキサメチレンテトラミン濃度が25mmol/L、ポリエチレンイミン濃度が2.5mmol/L、アンモニア(水酸化アンモニウム:NH4OH)濃度が500mmol/Lである水溶液を用意した。用いたポリエチレンイミンの分子量は1800であった。 Also, Zn (NO 3) 2 · 6H 2 O concentration of 25 mmol / L, hexamethylenetetramine concentration 25 mmol / L, polyethyleneimine concentration of 2.5 mmol / L, ammonia (ammonium hydroxide: NH 4 OH) concentration 500mmol An aqueous solution of / L was prepared. The molecular weight of polyethyleneimine used was 1800.

水溶液の温度を95℃に保った状態で、基部113を水溶液中に5時間浸漬することで、基部113からナノワイヤ11を成長させることで、吸着材10を作製した。吸着材10の作製後、直径10.16cm(4インチ)のシリコンウェハを2mm×20mmの短冊状にカットした。これにより、基体13及び吸着材10を備える吸着器1を得た。 The adsorbent 10 was produced by immersing the base 113 in the aqueous solution for 5 hours while maintaining the temperature of the aqueous solution at 95 ° C. to grow the nanowires 11 from the base 113. After producing the adsorbent 10, a silicon wafer having a diameter of 10.16 cm (4 inches) was cut into a strip of 2 mm × 20 mm. As a result, an adsorber 1 including the substrate 13 and the adsorbent 10 was obtained.

(2)サンプル2〜6
基部113を水溶液中に浸漬する時間を、サンプル2の作製時には10時間、サンプル3の作製時には20時間、サンプル4の作製時には40時間、サンプル5の作製時には60時間、サンプル6の作製時には80時間とした。それ以外は、サンプル1の場合と同じ方法及び条件で、吸着材10を作製し、2mm×20mmの短冊状にカットすることにより基体13及び吸着材10を備える吸着器1を得た。
(2) Samples 2-6
The time for immersing the base 113 in the aqueous solution is 10 hours when the sample 2 is prepared, 20 hours when the sample 3 is prepared, 40 hours when the sample 4 is prepared, 60 hours when the sample 5 is prepared, and 80 hours when the sample 6 is prepared. And said. Other than that, the adsorbent 10 was prepared by the same method and conditions as in the case of sample 1, and cut into strips of 2 mm × 20 mm to obtain an adsorbent 1 including the substrate 13 and the adsorbent 10.

2.吸着試験
サンプル1〜6の各々を、400℃で30分間加熱することで、不純物を除去してから、室温まで冷却させた。続いて、各サンプルをポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂によって形成された筐体内に配置した状態で、筐体内に、ノナナール、ベンズアルデヒド及びピロールを1体積ppmずつ含む試料ガスを、100mL/分の流量で、1分間流通させた。
2. 2. Adsorption test Each of the samples 1 to 6 was heated at 400 ° C. for 30 minutes to remove impurities, and then cooled to room temperature. Subsequently, with each sample placed in a housing formed of polyetheretherketone (PEEK) resin, a sample gas containing 1 volume ppm of nonanal, benzaldehyde, and pyrrole was placed in the housing at a flow rate of 100 mL / min. Then, it was circulated for 1 minute.

続いて、島津製作所製のガスクロマトグラフ質量分析計であるGCMS−TQ8040の注入口にサンプルを配置した。注入口には、島津製作所製の多機能注入口であるOPTIC−4を用いた。注入口内の温度を20℃/秒の速度で40℃から250℃まで昇温し、サンプルを250℃で5分間加熱することでサンプルから化学物質を脱離させ、更に化学物質をガスクロマトグラフ質量分析計に注入して、クロマトグラムを得た。 Subsequently, a sample was placed at the injection port of GCMS-TQ8040, which is a gas chromatograph mass spectrometer manufactured by Shimadzu Corporation. For the injection port, OPTIC-4, which is a multifunctional injection port manufactured by Shimadzu Corporation, was used. The temperature inside the inlet is raised from 40 ° C to 250 ° C at a rate of 20 ° C / sec, and the sample is heated at 250 ° C for 5 minutes to desorb the chemical substance from the sample, and further analyze the chemical substance by gas chromatograph mass spectrometry. It was injected into a meter to obtain a chromatogram.

測定にあたって、カラムとしてはシグマアルドリッチ製のSLB−IL60を用いた。カラムの昇温条件は、まず40℃で5分間保持し、続いて10℃/分の昇温速度で240℃まで昇温し、続いて240℃で5分間維持するものとした。 In the measurement, SLB-IL60 manufactured by Sigma-Aldrich was used as the column. The temperature rising condition of the column was to first hold at 40 ° C. for 5 minutes, then raise the temperature to 240 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, and then maintain at 240 ° C. for 5 minutes.

上記の結果から、各サンプルが吸着したノナナール、ベンズアルデヒド及びピロールの量(吸着量)を導出した。その結果を図8に示す。なお、この結果は、各サンプルについて10回試験を行った場合の平均値である。図中のA、B及びCはそれぞれノナナール、ベンズアルデヒド及びピロールの吸着量を示す。 From the above results, the amounts (adsorbed amount) of nonanal, benzaldehyde, and pyrrole adsorbed by each sample were derived. The result is shown in FIG. It should be noted that this result is an average value when each sample is tested 10 times. A, B and C in the figure indicate the adsorption amounts of nonanal, benzaldehyde and pyrrole, respectively.

この結果に示されるように、浸漬時間が5時間であるサンプル1ではノナナールの吸着量に対してピロールの吸着量は非常に少ないが、浸漬時間が10時間以上であるサンプル2〜6ではピロールの吸着量が多くなって、サンプル3では吸着量の比の値が1以上となり、サンプル4〜6ではピロールの吸着量に対してノナナールの吸着量は非常に低い値であった。なお、ベンズアルデヒドの吸着量の変化は小さかった。 As shown in this result, in Sample 1 where the immersion time is 5 hours, the adsorption amount of pyrrole is very small with respect to the adsorption amount of nonanal, but in Samples 2 to 6 where the immersion time is 10 hours or more, pyrrole As the adsorption amount increased, the value of the adsorption amount ratio was 1 or more in Sample 3, and in Samples 4 to 6, the adsorption amount of nonanaal was a very low value with respect to the adsorption amount of pyrrole. The change in the amount of benzaldehyde adsorbed was small.

また、サンプル2についての、10回の試験結果の詳細を下記表に示す。これに示されるように、浸漬時間が10時間であるサンプル2では、吸着量の比の値が0.44以上であり、吸着量の比の値の平均は0.573であった。 The details of the results of 10 tests for Sample 2 are shown in the table below. As shown in this, in Sample 2 in which the immersion time was 10 hours, the value of the ratio of the adsorption amount was 0.44 or more, and the average value of the ratio of the adsorption amount was 0.573.

3.フォトルミネッセンス特性
サンプル1〜6の各々を、400℃で30分間加熱することで、不純物を除去してから、室温まで冷却させた。続いて、各サンプルの、波長300nmから750nmまでのフォトルミネッセンススペクトルを測定した。測定にあたっては、2mm×20mmのサンプルを2枚用意し、日本分光製のFP−8500を用いて、励起光波長256nm、走査速度10nm/minで測定した。その結果を図9に示す。図9中のA、B、C、D、E及びFは、それぞれサンプル1、2、3、4、5及び6についての結果を示す。
3. 3. Photoluminescence Properties Each of Samples 1 to 6 was heated at 400 ° C. for 30 minutes to remove impurities and then cooled to room temperature. Subsequently, the photoluminescence spectrum of each sample from a wavelength of 300 nm to 750 nm was measured. In the measurement, two 2 mm × 20 mm samples were prepared, and the measurement was performed using an FP-8500 manufactured by JASCO Corporation at an excitation light wavelength of 256 nm and a scanning speed of 10 nm / min. The result is shown in FIG. A, B, C, D, E and F in FIG. 9 show the results for samples 1, 2, 3, 4, 5 and 6, respectively.

図9によれば、製造時の浸漬時間が5時間から20時間までのサンプル1〜3では大きなピークは認められず、最大のピークトップのある波長が550nmよりも大きかった。これに対し、浸漬時間が40時間から80時間までのサンプル4〜6では、最大のピークトップのある波長が550nm以下であり、かつ浸漬時間が長くなるほどピークトップの強度が高くなった。この結果と吸着特性の結果とを総合すると、フォトルミネッセンススペクトルにおける300nmから550nmまでにあるピークが吸着特性と相関することが確認できた。 According to FIG. 9, no large peak was observed in the samples 1 to 3 having an immersion time of 5 to 20 hours during production, and the wavelength with the maximum peak top was larger than 550 nm. On the other hand, in the samples 4 to 6 having an immersion time of 40 to 80 hours, the wavelength with the maximum peak top was 550 nm or less, and the longer the immersion time, the higher the intensity of the peak top. When this result and the result of the adsorption characteristic are combined, it was confirmed that the peak in the photoluminescence spectrum from 300 nm to 550 nm correlates with the adsorption characteristic.

4.窒素含有率と吸着特性との関連例の確認
サンプル1〜4の、各々におけるナノワイヤ11の、表層部分における亜鉛と窒素の含有率を、X線光電子分光(XPS)測定の結果から求めた。XPS測定にあたっては、島津製作所/KRATOS製のAXIS−165を用いた。測定条件は下記の通りである。
単色化X線源:AlKα線、半値幅0.2〜0.3eV
測定元素:Zn2p、O1s、C1s、N1s
分析深さ領域:最表面から3nm
その結果を下記表2に示す。
4. Confirmation of Examples of Relationship between Nitrogen Content and Adsorption Properties The zinc and nitrogen contents of the nanowires 11 in each of Samples 1 to 4 in the surface layer portion were determined from the results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement. For XPS measurement, AXIS-165 manufactured by Shimadzu Corporation / KRATOS was used. The measurement conditions are as follows.
Monochromatic X-ray source: AlKα ray, half width 0.2-0.3 eV
Measuring elements: Zn2p, O1s, C1s, N1s
Analysis depth region: 3 nm from the outermost surface
The results are shown in Table 2 below.

この結果と、図8に示される各サンプルの吸着特性とを比較すると、窒素含有率は吸着特性と相関し、特にピロール吸着量との相関性が高いことが確認できた。一方、ノナナール吸着量は、サンプル3とサンプル4とでは大きく異なっているため、この結果からは、ノナナール吸着量には窒素含有量以外の要因が強い影響を与えていると推察される。 Comparing this result with the adsorption characteristics of each sample shown in FIG. 8, it was confirmed that the nitrogen content correlates with the adsorption characteristics, and particularly with the pyrrole adsorption amount. On the other hand, since the amount of nonanal adsorbed differs greatly between sample 3 and sample 4, it is inferred from this result that factors other than the nitrogen content have a strong influence on the amount of nonanal adsorbed.

また、サンプル4にプラズマ処理を施すことで、サンプル4中の窒素原子を除去する処理を行うことで、比較サンプルを得た。この比較サンプルの窒素含有量は、1.84atm%であり、サンプル1と同程度であった。この比較サンプルについても、上記のサンプル1〜6の場合と同じ吸着試験を行い、ノナナール、ベンズアルデヒド及びピロールの吸着特性を調査した。 Further, a comparative sample was obtained by subjecting sample 4 to plasma treatment to remove nitrogen atoms in sample 4. The nitrogen content of this comparative sample was 1.84 atm%, which was about the same as that of sample 1. For this comparative sample, the same adsorption test as in the cases of Samples 1 to 6 above was carried out, and the adsorption characteristics of nonanal, benzaldehyde and pyrrole were investigated.

サンプル1、サンプル4及び比較サンプルの吸着特性を、図10にまとめて示す。図10において、A、B、及びCは、それぞれサンプル1、サンプル4及び比較サンプルについての結果を示す。 The adsorption characteristics of Sample 1, Sample 4, and Comparative Sample are summarized in FIG. In FIG. 10, A, B, and C show the results for sample 1, sample 4, and comparative sample, respectively.

図10によると、既に確認したとおり、サンプル1はノナナールの吸着量が多く、ピロールの吸着量は少ないのに対し、サンプル4はノナナールの吸着量が少なく、ピロールの吸着量は多かった。これに対し、サンプル4から窒素を除去した比較サンプルでは、サンプル1と同様にノナナールの吸着量が多く、ピロールの吸着量は少なかった。 According to FIG. 10, as already confirmed, sample 1 had a large amount of nonanal adsorbed and a small amount of pyrrole was adsorbed, whereas sample 4 had a small amount of nonanal adsorbed and a large amount of pyrrole. On the other hand, in the comparative sample in which nitrogen was removed from sample 4, the amount of nonanal adsorbed was large and the amount of pyrrole adsorbed was small, as in sample 1.

この結果によると、プラズマ処理によりサンプル4から窒素を除去すると、ピロール吸着量だけでなくノナナール吸着量も、吸着部111が認められないサンプル1と同様の結果となった。この結果を鑑みると、窒素含有量は、ピロール吸着量とノナナール吸着量との両方に影響を与えている。 According to this result, when nitrogen was removed from sample 4 by plasma treatment, not only the amount of pyrrole adsorbed but also the amount of nonanal adsorbed was the same as that of sample 1 in which the adsorbed portion 111 was not observed. In view of this result, the nitrogen content affects both the pyrrole adsorption amount and the nonanal adsorption amount.

以上の結果によると、ノナナールの吸着量に影響を与える要因は、十分には解明できていないものの、窒素含有量とそれ以外とを含む複合的なものであると推察される。 Based on the above results, it is presumed that the factors that affect the adsorption amount of nonanal are complex factors including nitrogen content and others, although they have not been fully elucidated.

5.透過型電子顕微鏡(TEM)画像
サンプル1と、サンプル4の、各々におけるナノワイヤ11の、透過型電子顕微鏡画像を撮影した。サンプル1についての画像を図11A及び図11Bに、サンプル4についての画像を図12A及び図12Bに、示す。この結果によると、サンプル1の場合はナノワイヤ11にコア部112と吸着部111との区別が認められなかった。一方、サンプル4の場合は、ナノワイヤ11に、ワイヤ状のコア部112と、コア部112を覆う吸着部111とが、明確に認められた。さらに、サンプル4では、コア部112は均質性が高く、コア部112を構成する結晶は配向性が高いと認められるのに対して、吸着部111は均質性が低く、吸着部を構成する結晶の配向性はコア部112よりも低いと認められる。これにより、吸着部を構成する結晶の配向性が吸着特性と相関することが確認できた。
5. Transmission Electron Microscope (TEM) Images Transmission electron microscope images of the nanowires 11 in each of Sample 1 and Sample 4 were taken. Images of sample 1 are shown in FIGS. 11A and 11B, and images of sample 4 are shown in FIGS. 12A and 12B. According to this result, in the case of sample 1, the nanowire 11 did not distinguish between the core portion 112 and the adsorption portion 111. On the other hand, in the case of sample 4, the wire-shaped core portion 112 and the suction portion 111 covering the core portion 112 were clearly recognized in the nanowire 11. Further, in sample 4, the core portion 112 has high homogeneity, and the crystals constituting the core portion 112 are recognized to have high orientation, whereas the adsorption portion 111 has low homogeneity, and the crystals constituting the adsorption portion. It is recognized that the orientation of is lower than that of the core portion 112. From this, it was confirmed that the orientation of the crystals constituting the adsorption portion correlates with the adsorption characteristics.

上記の実施形態及び実施例から明らかなように、本開示の第1の態様に係る吸着材(10)は、酸化亜鉛を含むナノワイヤ(11)を備え、ナノワイヤ(11)は、ワイヤ状のコア部(112)と、コア部(112)を覆う吸着部(111)とを有し、吸着部(111)は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。 As is clear from the above embodiments and examples, the adsorbent (10) according to the first aspect of the present disclosure includes nanowires (11) containing zinc oxide, and the nanowires (11) are wire-shaped cores. It has a portion (112) and an adsorption portion (111) that covers the core portion (112), and the adsorption portion (111) contains zinc oxide and a nitrogen atom.

第1の態様によれば、吸着材(10)は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有することができる。 According to the first aspect, the adsorbent (10) can have an adsorption property different from the original adsorption property of zinc oxide.

本開示の第2の態様に係る吸着材(10)は、第1の態様において、複数のナノワイヤ(11)の集合体である。 The adsorbent (10) according to the second aspect of the present disclosure is an aggregate of a plurality of nanowires (11) in the first aspect.

第2の態様によれば、吸着材(10)による化学物質の吸着性能が高められうる。 According to the second aspect, the adsorption performance of the chemical substance by the adsorbent (10) can be enhanced.

本開示の第3の態様に係る吸着材10は、第1又は第2の態様において、吸着材(10)をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の吸着材(10)へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が0.4以上であるという吸着特性を有する。 The adsorbent 10 according to the third aspect of the present disclosure is an adsorbent when the adsorbent (10) is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrole for 1 minute in the first or second aspect. It has an adsorption characteristic that the value of the ratio of the adsorption amount of pyrrole to the adsorption amount of nonanal to (10) is 0.4 or more.

第3の態様によれば、吸着材(10)は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有することができる。 According to the third aspect, the adsorbent (10) can have an adsorption property different from the original adsorption property of zinc oxide.

本開示の第4の態様に係る吸着材(10)では、第1から第3のいずれか一の態様において、吸着部(111)の、ナノワイヤ(11)の径方向に沿った厚みは、10nm以上30nm以下である。 In the adsorbent (10) according to the fourth aspect of the present disclosure, in any one of the first to third aspects, the thickness of the adsorbent (111) along the radial direction of the nanowire (11) is 10 nm. It is 30 nm or more and 30 nm or less.

第4の態様によれば、吸着材(10)は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。 According to the fourth aspect, the adsorbent (10) tends to have an adsorption property that is significantly different from the original adsorption property of zinc oxide.

本開示の第5の態様に係る吸着材(10)では、第1から第4のいずれか一の態様において、コア部(112)と吸着部(111)とは、互いに異なる結晶配列を有する。 In the adsorbent (10) according to the fifth aspect of the present disclosure, in any one of the first to fourth aspects, the core portion (112) and the adsorbent portion (111) have different crystal sequences from each other.

第5の態様によれば、吸着材(10)は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。 According to the fifth aspect, the adsorbent (10) tends to have an adsorption property that is significantly different from the original adsorption property of zinc oxide.

本開示の第6の態様に係る吸着材(10)は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む吸着部(111)を備える。吸着材(10)は、吸着材(10)をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の吸着材(10)へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が0.4以上であるという吸着特性を有する。 The adsorbent (10) according to the sixth aspect of the present disclosure includes an adsorbent (111) containing zinc oxide and a nitrogen atom. The adsorbent (10) is the ratio of the adsorbed amount of pyrrole to the adsorbed amount of nonanaal on the adsorbent (10) when the adsorbent (10) is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute. Has an adsorption characteristic that the value of is 0.4 or more.

第6の態様によれば、吸着材(10)は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有することができる。 According to the sixth aspect, the adsorbent (10) can have an adsorption property different from the original adsorption property of zinc oxide.

本開示の第7の態様に係る吸着材(10)は,第1から第6のいずれか一の態様において、吸着材(10)をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の吸着材10へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が1以上であるという吸着特性を有する。 The adsorbent (10) according to the seventh aspect of the present disclosure is, in any one of the first to sixth aspects, the adsorbent (10) in a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute. It has an adsorption characteristic that the value of the ratio of the adsorption amount of pyrrole to the adsorption amount of nonanaal on the adsorbent 10 when exposed is 1 or more.

第7の態様によれば、吸着材(10)は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有することができる。 According to the seventh aspect, the adsorbent (10) can have an adsorption property that is significantly different from the original adsorption property of zinc oxide.

本開示の第8の態様に係る吸着材(10)では、第1から第7のいずれか一の態様において、吸着部(111)は、フォトルミネッセンススペクトルにおける波長300nmから750nmまでの範囲内での最大のピークトップが550nm以下にあるというフォトルミネッセンス特性を有する。 In the adsorbent (10) according to the eighth aspect of the present disclosure, in any one of the first to seventh aspects, the adsorbent (111) has a wavelength in the range of 300 nm to 750 nm in the photoluminescence spectrum. It has a photoluminescence characteristic that the maximum peak top is 550 nm or less.

第8の態様によれば、吸着材(10)は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。 According to the eighth aspect, the adsorbent (10) tends to have an adsorption property that is significantly different from the original adsorption property of zinc oxide.

本開示の第9の態様に係る吸着材(10)は、第1から第8のいずれか一の態様において、吸着部(111)における窒素原子の含有率は、5at%以上13at%以下である。 The adsorbent (10) according to the ninth aspect of the present disclosure has a nitrogen atom content of 5 at% or more and 13 at% or less in the adsorbed portion (111) in any one of the first to eighth aspects. ..

第9の態様によれば、吸着材(10)は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。 According to the ninth aspect, the adsorbent (10) tends to have an adsorption property that is significantly different from the original adsorption property of zinc oxide.

本開示の第10の態様に係る吸着材(10)の製造方法は、第1から第9のいずれか一の態様に係る吸着材(10)の製造方法である。本方法では、亜鉛イオン、250mmol/L以上750mmol/L以下のアンモニア及び1mmol/L以上3mmol/L以下のポリエチレンイミンを含む水溶液中で、ナノワイヤ(11)を成長させる。ナノワイヤ(11)を成長させる時間は、吸着材(10)をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の吸着材(10)へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が0.4以上になるように規定される。 The method for producing the adsorbent (10) according to the tenth aspect of the present disclosure is the method for producing the adsorbent (10) according to any one of the first to ninth aspects. In this method, nanowires (11) are grown in an aqueous solution containing zinc ions, ammonia of 250 mmol / L or more and 750 mmol / L or less, and polyethyleneimine of 1 mmol / L or more and 3 mmol / L or less. The time for growing the nanowire (11) is the adsorption of pyrrol with respect to the amount of nonanal adsorbed on the adsorbent (10) when the adsorbent (10) is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute. The value of the ratio of quantities is specified to be 0.4 or more.

第10の態様によれば、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する吸着材10を製造できる。 According to the tenth aspect, the adsorbent 10 having an adsorption characteristic different from the original adsorption characteristic of zinc oxide can be produced.

本開示の第11の態様に係る吸着材(10)の製造方法では、第10の態様において、ナノワイヤ(11)を成長させる時間は、10時間以上である。 In the method for producing the adsorbent (10) according to the eleventh aspect of the present disclosure, in the tenth aspect, the time for growing the nanowires (11) is 10 hours or more.

第11の態様によれば、吸着材(10)は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。 According to the eleventh aspect, the adsorbent (10) tends to have an adsorption property that is significantly different from the original adsorption property of zinc oxide.

本開示の第12の態様に係る吸着材(10)の製造方法は、第1から第9のいずれか一の態様に係る吸着材(10)の製造方法である。本方法は、ワイヤ状の基部(113)を、亜鉛イオン、250mmol/L以上750mmol/L以下のアンモニア及び1mmol/L以上3mmol/L以下のポリエチレンイミンを含む水溶液に浸漬することで、基部(113)の表面上に生成物を析出させることにより、ナノワイヤ(11)を成長させることを含む。 The method for producing the adsorbent (10) according to the twelfth aspect of the present disclosure is the method for producing the adsorbent (10) according to any one of the first to ninth aspects. In this method, the wire-shaped base (113) is immersed in an aqueous solution containing zinc ions, ammonia of 250 mmol / L or more and 750 mmol / L or less, and polyethyleneimine of 1 mmol / L or more and 3 mmol / L or less, thereby immersing the base (113). ) Includes growing nanowires (11) by precipitating the product on the surface.

第12の態様によれば、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する吸着材(10)を製造できる。 According to the twelfth aspect, the adsorbent (10) having an adsorption characteristic different from the original adsorption characteristic of zinc oxide can be produced.

本開示の第13の態様に係る吸着材(10)の製造方法は、第10から第12のいずれか一の態様において、ナノワイヤ(11)を成長させる時間は、吸着材(10)をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の吸着材(10)へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が1以上になるように規定される。 In the method for producing the adsorbent (10) according to the thirteenth aspect of the present disclosure, in any one of the tenth to twelfth aspects, the adsorbent (10) is referred to as nonanal during the time for growing the nanowire (11). It is specified that the value of the ratio of the adsorbed amount of pyrrole to the adsorbed amount of nonanaal on the adsorbent (10) when exposed to the sample gas containing 1 volume ppm of pyrrole for 1 minute is 1 or more.

第13の態様によれば、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有する吸着材(10)を製造できる。 According to the thirteenth aspect, the adsorbent (10) having an adsorption characteristic significantly different from the original adsorption characteristic of zinc oxide can be produced.

本開示の第14の態様に係る吸着器(1)は、第1から第9のいずれか一の態様に係る吸着材(10)を備える。 The adsorbent (1) according to the fourteenth aspect of the present disclosure includes an adsorbent (10) according to any one of the first to ninth aspects.

第14の態様によれば、吸着器(1)における吸着材(10)が、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有することができる。 According to the fourteenth aspect, the adsorbent (10) in the adsorber (1) can have an adsorption characteristic significantly different from the original adsorption characteristic of zinc oxide.

本開示の第15の態様に係る濃縮器(2)は、濃縮室(21)と、濃縮室(21)内に配置されている第1から第9のいずれか一の態様に係る吸着材(10)とを備える。 The concentrator (2) according to the fifteenth aspect of the present disclosure is a concentrating chamber (21) and an adsorbent according to any one of the first to ninth aspects arranged in the concentrating chamber (21). 10) and.

第15の態様によれば、濃縮器(2)における吸着材(10)が、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有することができる。 According to the fifteenth aspect, the adsorbent (10) in the concentrator (2) can have an adsorption characteristic significantly different from the original adsorption characteristic of zinc oxide.

本開示の第16の態様に係る検出装置(4)は、第1から第9のいずれか一の態様に係る吸着材(10)と、吸着材(10)が吸着した化学物質を検知して化学物質に応じた信号を出力するセンサ部(31)とを備える。 The detection device (4) according to the sixteenth aspect of the present disclosure detects the adsorbent (10) according to any one of the first to ninth aspects and the chemical substance adsorbed by the adsorbent (10). It is provided with a sensor unit (31) that outputs a signal corresponding to a chemical substance.

第16の態様によれば、検出装置(4)における吸着材(10)が、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有することができる。 According to the sixteenth aspect, the adsorbent (10) in the detection device (4) can have an adsorption characteristic significantly different from the original adsorption characteristic of zinc oxide.

本開示の第17の態様に係るガスセンサ(6)は、第1から第9のいずれか一の態様に係る吸着材(10)と、吸着材(10)に電気的に接続する電極(7)とを備える。 The gas sensor (6) according to the seventeenth aspect of the present disclosure includes the adsorbent (10) according to any one of the first to ninth aspects and an electrode (7) electrically connected to the adsorbent (10). And.

第17の態様によると、吸着材(10)をセンサ素子として利用したガスセンサ(6)を実現でき、かつガスセンサ(6)は、通常の酸化亜鉛をセンサ素子として利用した場合とは異なる検出特性を実現できる。 According to the seventeenth aspect, the gas sensor (6) using the adsorbent (10) as the sensor element can be realized, and the gas sensor (6) has different detection characteristics from the case where ordinary zinc oxide is used as the sensor element. realizable.

本開示の第18の態様に係るナノワイヤ集合体(5)は、酸化亜鉛を含む複数のナノワイヤ(11)の集合体であり、ナノワイヤ(11)は、ワイヤ状のコア部(112)と、コア部(112)を覆う吸着部(111)とを有する。吸着部(111)は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。 The nanowire assembly (5) according to the eighteenth aspect of the present disclosure is an assembly of a plurality of nanowires (11) containing zinc oxide, and the nanowire (11) has a wire-shaped core portion (112) and a core. It has a suction portion (111) that covers the portion (112). The adsorption unit (111) contains zinc oxide and a nitrogen atom.

第18の態様によると、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有するナノワイヤ集合体(5)が得られる。 According to the eighteenth aspect, a nanowire aggregate (5) having an adsorption characteristic different from the original adsorption characteristic of zinc oxide can be obtained.

1 吸着器
10 吸着材
11 ナノワイヤ
111 吸着部
112 コア部
113 基部
2 濃縮器
21 濃縮室
31 センサ部
4 検出装置
5 ナノワイヤ集合体
6 ガスセンサ
7 電極
1 Adsorber 10 Adsorbent 11 Nanowire 111 Adsorbent 112 Core part 113 Base part 2 Concentrator 21 Concentration chamber 31 Sensor part 4 Detector 5 Nanowire assembly 6 Gas sensor 7 Electrode

Claims (18)

酸化亜鉛を含むナノワイヤを備え、
前記ナノワイヤは、ワイヤ状のコア部と、前記コア部を覆う吸着部とを有し、
前記吸着部は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む、
吸着材。
Equipped with nanowires containing zinc oxide,
The nanowire has a wire-shaped core portion and a suction portion that covers the core portion.
The adsorbed portion contains zinc oxide and a nitrogen atom.
Adsorbent.
前記吸着材は、複数の前記ナノワイヤの集合体である、
請求項1に記載の吸着材。
The adsorbent is an aggregate of the plurality of nanowires.
The adsorbent according to claim 1.
前記吸着材は、前記吸着材をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が0.4以上であるという吸着特性を有する、
請求項1又は2に記載の吸着材。
When the adsorbent is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute, the ratio of the adsorbed amount of pyrrole to the adsorbed amount of nonanaal to the adsorbent is 0.4. It has the adsorption characteristic that it is the above.
The adsorbent according to claim 1 or 2.
前記吸着部の、前記ナノワイヤの径方向に沿った厚みは、10nm以上30nm以下である、
請求項1から3のいずれか一項に記載の吸着材。
The thickness of the adsorption portion along the radial direction of the nanowire is 10 nm or more and 30 nm or less.
The adsorbent according to any one of claims 1 to 3.
前記コア部と前記吸着部とは、互いに異なる結晶配列を有する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の吸着材。
The core portion and the adsorption portion have different crystal sequences from each other.
The adsorbent according to any one of claims 1 to 4.
酸化亜鉛と窒素原子とを含む吸着部を備える吸着材であり、
前記吸着材は、前記吸着材をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が0.4以上であるという吸着特性を有する、
吸着材。
It is an adsorbent having an adsorbent containing zinc oxide and nitrogen atoms.
When the adsorbent is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute, the ratio of the adsorbed amount of pyrrole to the adsorbed amount of nonanaal to the adsorbent is 0.4. It has the adsorption characteristic that it is the above.
Adsorbent.
前記吸着材は、前記吸着材をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が1以上であるという吸着特性を有する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の吸着材。
When the adsorbent is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute, the ratio of the adsorbed amount of pyrrole to the adsorbed amount of nonanaal to the adsorbent is 1 or more. Has the adsorption property of being
The adsorbent according to any one of claims 1 to 6.
前記吸着部は、フォトルミネッセンススペクトルにおける波長300nmから750nmまでの範囲内での最大のピークトップが550nm以下にあるというフォトルミネッセンス特性を有する、
請求項1から7のいずれか一項に記載の吸着材。
The adsorbed portion has a photoluminescence characteristic that the maximum peak top in the wavelength range of 300 nm to 750 nm in the photoluminescence spectrum is 550 nm or less.
The adsorbent according to any one of claims 1 to 7.
前記吸着部における窒素原子の含有率は、5at%以上13at%以下である、
請求項1から8のいずれか一項に記載の吸着材。
The content of nitrogen atoms in the adsorbed portion is 5 at% or more and 13 at% or less.
The adsorbent according to any one of claims 1 to 8.
請求項1から5のいずれか一項に記載の吸着材の製造方法であり、
亜鉛イオン、250mmol/L以上750mmol/L以下のアンモニア及び1mmol/L以上3mmol/L以下のポリエチレンイミンを含む水溶液中で、前記ナノワイヤを成長させ、
前記ナノワイヤを成長させる時間は、前記吸着材をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が0.4以上になるように規定される、
吸着材の製造方法。
The method for producing an adsorbent according to any one of claims 1 to 5.
The nanowires were grown in an aqueous solution containing zinc ions, ammonia of 250 mmol / L or more and 750 mmol / L or less, and polyethyleneimine of 1 mmol / L or more and 3 mmol / L or less.
The time for growing the nanowire is the value of the ratio of the amount of adsorbed pyrrole to the amount of adsorbed nonanal to the adsorbent when the adsorbent is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute. It is specified to be 0.4 or more,
Manufacturing method of adsorbent.
前記ナノワイヤを成長させる前記時間は、10時間以上である、
請求項10に記載の吸着材の製造方法。
The time for growing the nanowires is 10 hours or more.
The method for producing an adsorbent according to claim 10.
請求項1から5のいずれか一項に記載の吸着材の製造方法であり、
ワイヤ状の基部を、亜鉛イオン、250mmol/L以上750mmol/L以下のアンモニア及び1mmol/L以上3mmol/L以下のポリエチレンイミンを含む水溶液に浸漬することで、前記基部の表面上に生成物を析出させることにより、前記ナノワイヤを成長させることを含む、
吸着材の製造方法。
The method for producing an adsorbent according to any one of claims 1 to 5.
By immersing the wire-shaped base in an aqueous solution containing zinc ions, ammonia of 250 mmol / L or more and 750 mmol / L or less, and polyethyleneimine of 1 mmol / L or more and 3 mmol / L or less, a product is precipitated on the surface of the base. Including growing the nanowires by allowing them to grow,
Manufacturing method of adsorbent.
前記ナノワイヤを成長させる時間は、前記吸着材をノナナールとピロールとを1体積ppmずつ含む試料ガスに1分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が1以上になるように規定される、
請求項10から12のいずれか一項に記載の吸着材の製造方法。
The time for growing the nanowire is the value of the ratio of the amount of adsorbed pyrrole to the amount of adsorbed nonanal to the adsorbent when the adsorbent is exposed to a sample gas containing 1 volume ppm each of nonanal and pyrrol for 1 minute. It is specified to be 1 or more,
The method for producing an adsorbent according to any one of claims 10 to 12.
請求項1から9のいずれか一項に記載の吸着材を備える、
吸着器。
The adsorbent according to any one of claims 1 to 9 is provided.
Adsorber.
濃縮室と、
前記濃縮室内に配置されている請求項1から9のいずれか一項に記載の吸着材とを備える、
濃縮器。
Concentration room and
The adsorbent according to any one of claims 1 to 9 is provided in the concentration chamber.
Concentrator.
請求項1から9のいずれか一項に記載の吸着材と、
前記吸着材が吸着した化学物質を検知して前記化学物質に応じた信号を出力するセンサ部とを備える、
検出装置。
The adsorbent according to any one of claims 1 to 9 and
A sensor unit that detects a chemical substance adsorbed by the adsorbent and outputs a signal corresponding to the chemical substance is provided.
Detection device.
請求項1から9のいずれか一項に記載の吸着材と、
前記吸着材に電気的に接続する電極とを備える、
ガスセンサ。
The adsorbent according to any one of claims 1 to 9 and
The electrode provided with an electrode electrically connected to the adsorbent.
Gas sensor.
酸化亜鉛を含む複数のナノワイヤの集合体であり、
前記ナノワイヤは、ワイヤ状のコア部と、前記コア部を覆う吸着部とを有し、
前記吸着部は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む、
ナノワイヤ集合体。
An aggregate of multiple nanowires containing zinc oxide,
The nanowire has a wire-shaped core portion and a suction portion that covers the core portion.
The adsorbed portion contains zinc oxide and a nitrogen atom.
Nanowire assembly.
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