JP6366720B2 - 電気化学式ガスセンサ、液体電解質及び液体電解質の使用 - Google Patents
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Description
式I R1−(CR2R3)n−SO3H
[式中、n=1、2、3、4又は5、好ましくはn=2又はn=3]に相当する化合物であり、ここで、全てのR2及びR3が互いに独立して、H、NH及びOHから選択されており、かつR1が、ピペラジニル、置換ピペラジニル、N−モルホリノ、シクロアルキル、トリス−(ヒドロキシアルキル)アルキルを含む群から選択されている場合が好都合であることがわかる。そのような緩衝剤、特に好ましくは、R1としてN−モルホリノが選択されている緩衝剤、特に3−(N−モルホリノ)プロパンスルホン酸又は他の3−(N−モルホリノ)アルカンスルホン酸は、好都合には、該反応溶液のpH値の安定化に利用することができる。
a.水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物から選択されている、溶剤、
b.1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム−トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスファート又はテトラアルキルアンモニウムトルエンスルファートから選択されている、電導度塩、
c.置換アントラキノン、置換1,2−ヒドロキノン、置換1,4−ヒドロキノン、特に好ましくはt−ブチル−ヒドロキノン又はアントラキノン−2−スルホン酸を含む群から選択されている、有機メディエータと、
d.任意に、3−(N−モルホリノ)−プロパンスルホン酸又は3−(N−モルホリノ)−エタンスルホン酸から選択されている、緩衝剤、
e.任意に、プロピレングリコール、エチレングリコールを含む群から選択される、該組成物の凝固点を低下させる化合物。
a.水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物から選択されている、溶剤、
b.1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム−トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスファート又はテトラアルキルアンモニウムトルエンスルファートから選択されている、電導度塩、
c.置換アントラキノン、置換1,2−ヒドロキノン、置換1,4−ヒドロキノン、特に好ましくはt−ブチル−ヒドロキノン又はアントラキノン−2−スルホン酸を含む群から選択されている、有機メディエータ、
d.任意に、3−(N−モルホリノ)−プロパンスルホン酸又は3−(N−モルホリノ)−エタンスルホン酸から選択されている、緩衝剤、
e.任意に、プロピレングリコール、エチレングリコールを含む群から選択される、該組成物の凝固点を低下させる化合物。
式I R1−(CR2R3)n−SO3H
[式中、n=1、2、3、4又は5、好ましくはn=2又はn=3である]に相当する化合物であり、ここで、全てのR2及びR3が互いに独立して、H、NH及びOHから選択されており、かつR1が、ピペラジニル、置換ピペラジニル、N−モルホリノ、シクロアルキル、トリス−(ヒドロキシアルキル)アルキルを含む群から選択されている場合が特に有利である。例えば、R2及びR3は互いに独立して、H、NH及びOHから選択されていてよく、その際にn=2であり、かつR1は、ピペラジニル、置換ピペラジニル、N−モルホリノ、シクロアルキル、トリス−(ヒドロキシアルキル)アルキルを含む群から選択されている。例えば、R2及びR3は、互いに独立して、H、NH及びOHから選択されており、その際にn=2であり、かつR1は、N−モルホリノ及びトリス−(ヒドロキシアルキル)アルキルを含む群から選択されていることも考えられる。例えば、その際に、n=2又はn=3であり、その際に全てのR2及びR3が互いに独立して、H、NH及びOHから選択されており、かつR1が、[4−(2−ヒドロキシエチル)−1]−ピペラジニル、(N−モルホリノ)、N−シクロヘキシル、トリス−(ヒドロキシメチル)メチルから選択されている場合が極めて特に有利である。極めて特に好ましくは、該緩衝剤は、3−(N−モルホリノ)−プロパンスルホン酸又は3−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸である。そして、例えば、該電解質は、溶剤、電導度塩及び/又は有機メディエータの混合物であり、その際に、該電導度塩が、イオン液体、無機塩、有機塩又はそれらの混合物であり、かつ該電解質がそのうえ、緩衝剤、特に、3−(N−モルホリノ)−プロパンスルホン酸又は3−(N−モルホリノ)−エタンスルホン酸から選択されている緩衝剤を含有することが可能である。
式I R1−(CR2R3)n−SO3H
[式中、n=1、2、3、4又は5、好ましくはn=2又はn=3である]に相当する化合物であり、その際に、全てのR2及びR3は互いに独立して、H、NH及びOHから選択されており、かつR1は、ピペラジニル、置換ピペラジニル、N−モルホリノ、シクロアルキル、トリス−(ヒドロキシアルキル)アルキルを含む群から選択されており、その際に、該電導度塩が、イオン液体を有し、かつ該溶剤が、水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物から選択されている。好ましくは、その際に、該有機メディエータは、o−キノン、p−キノン、置換o−キノン及び置換p−キノン、ジヒドロキシナフタレン、置換ジヒドロキシナフタレン、アントラキノン、置換アントラキノン、
好ましくは、1,2−ジヒドロキシベンゼン、1,4−ジヒドロキシベンゼン、1,4−ナフトジヒドロキシベンゼン、置換1,2−ジヒドロキシベンゼン、置換1,4−ジヒドロキシベンゼン、置換1,4−ナフトジヒドロキシベンゼン、
特に好ましくは、置換アントラキノン、置換1,2−ジヒドロキシベンゼン、置換1,4−ジヒドロキシベンゼン
を含む群から選択されており、
その際に、置換アントラキノン、置換1,2−ヒドロキノン及び/又は置換1,4−ヒドロキノンの置換基が、スルホニル、t−ブチル、ヒドロキシ、アルキル、アリール、好ましくはスルホン酸、t−ブチルを含む群から選択されている。
式I R1−(CR2R3)n−SO3H
[式中、n=1、2、3、4又は5、好ましくはn=2又はn=3である]に相当する化合物であり、その際に、全てのR2及びR3は互いに独立して、H、NH及びOHから選択されており、かつR1は、ピペラジニル、置換ピペラジニル、N−モルホリノ、シクロアルキル、トリス−(ヒドロキシアルキル)アルキルを含む群から選択されており、その際に、該緩衝剤が、好ましくは、n=2又はn=3である式Iに相当する化合物であり、その際に、全てのR2及びR3が互いに独立して、H、NH及びOHから選択されており、かつR1が、[4−(2−ヒドロキシエチル)−1)−ピペラジニル、(N−モルホリノ)−、N−シクロヘキシル−、トリス−(ヒドロキシメチル)メチルから選択されており、その際に、該緩衝剤が、特に好ましくは3−(N−モルホリノ)プロパンスルホン酸である。
Claims (27)
- ハウジング(20)と、作用極(51)と、対極(52)と、参照極(53)とを有する電気化学式ガスセンサ(10)であって、ハウジング(20)が、電解質リザーバ(30)、ガス導入口(21)及び少なくとも1つのガス排出口(22)を有し、ガスセンサ(10)が、ハウジング(20)を上室(25)と下室(24)とに分割する隔離エレメント(70)を有し、かつ電解質リザーバ(30)が、液体電解質(40)で充填されている電気化学式ガスセンサ(10)において、
ガスセンサ(10)が、対極支持体(26)を有し、対極(52)が、対極支持体(26)に懸架されており、それにより、該対極が、電解質リザーバ(30)中に垂下し、かつ全ての側で電解質(40)により周りを洗われている
ことを特徴とする、電気化学式ガスセンサ(10)。 - ガス導入口(21)が下室(24)中に形成されており、ガス排出口(22)が上室(25)中に形成されており、かつ均圧のための追加の開口(23)が上室(25)中に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のガスセンサ。
- 上室(25)が電解質リザーバ(30)を形成することを特徴とする、請求項1又は2記載のガスセンサ。
- 作用極(51)が下室(24)中に配置されていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 隔離エレメント(70)は、電解質(40)が、隔離エレメント(70)を通り抜けて上室(24)から下室(25)へ誘導可能であるように形成されていることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 隔離エレメント(70)が、少なくとも1つの上部(71)及び足部(72)を有することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 対極支持体(26)が、隔離エレメント(70)の一部材であることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- ガスセンサ(10)が更に、捕集極(54)を有することを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 電解質(40)が、少なくとも1種の溶剤、電導度塩及び/又は有機メディエータを有することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 該溶剤が、水及びアルキレンカーボネート又はそれらの混合物を含む群から選択されていることを特徴とする、請求項9記載のガスセンサ。
- 該溶剤が、水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物を含む群から選択されていることを特徴とする、請求項9又は10記載のガスセンサ。
- 該電導度塩が、イオン液体、無機塩又はイオン液体と無機塩との混合物であることを特徴とする、請求項9から11までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 該電導度塩が、イオン液体、無機塩又はイオン液体と無機塩との混合物であり、そのアニオンが、ハロゲニド、カーボナート、スルホナート、ホスファート及び/又はホスホナートを含む群から選択されており、かつそのカチオンが、金属イオン、オニウムイオン又は金属イオンとオニウムイオンとの混合物を含む群から選択されていることを特徴とする、請求項9から12までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 該有機メディエータが、キノイド系を有することを特徴とする、請求項9から13までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 該有機メディエータが、o−キノン、p−キノン、置換o−キノン及び置換p−キノン、ジヒドロキシナフタレン、置換ジヒドロキシナフタレン、アントラキノン、置換アントラキノンを含む群から選択されるキノイド系を有することを特徴とする、請求項9から14までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 該有機メディエータが、1,2−ジヒドロキシベンゼン、1,4−ジヒドロキシベンゼン、1,4−ナフトジヒドロキシベンゼン、置換1,2−ジヒドロキシベンゼン、置換1,4−ジヒドロキシベンゼン、置換1,4−ナフトジヒドロキシベンゼンを含む群から選択されるキノイド系を有することを特徴とする、請求項9から14までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 該電解質が、緩衝剤を含有することを特徴とする、請求項9から16までのいずれか1項記載のガスセンサ。
- 該電解質が、緩衝剤を含有し、該緩衝剤が、
式I R1−(CR2R3)n−SO3H
[式中、n=1、2、3、4又は5である]に相当する化合物であり、ここで全てのR2及びR3が互いに独立して、H、NH及びOHから選択されており、かつR1が、ピペラジニル、置換ピペラジニル、N−モルホリノ、シクロアルキル、トリス(ヒドロキシアルキル)アルキルを含む群から選択されていることを特徴とする、請求項9から17までのいずれか1項記載のガスセンサ。 - 該電解質が、以下のものからなる組成物である:
a.水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物から選択されている、溶剤、
b.1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム−トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスファート又はテトラアルキルアンモニウムトルエンスルファートから選択されている、電導度塩、
c.置換アントラキノン、置換1,2−ヒドロキノン、置換1,4−ヒドロキノンを含む群から選択されている、有機メディエータ、
d.任意に、緩衝剤、
e.任意に、プロピレングリコール、エチレングリコールを含む群から選択される、該組成物の凝固点を低下させる化合物、
ことを特徴とする、請求項9から18までのいずれか1項記載のガスセンサ。 - 該電解質が、以下のものからなる組成物である:
a.水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物から選択されている、溶剤、
b.1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム−トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスファート又はテトラアルキルアンモニウムトルエンスルファートから選択されている、電導度塩、
c.t−ブチル−ヒドロキノン又はアントラキノン−2−スルホン酸を含む群から選択されている、有機メディエータ、
d.任意に、緩衝剤、
e.任意に、プロピレングリコール、エチレングリコールを含む群から選択される、該組成物の凝固点を低下させる化合物、
ことを特徴とする、請求項9から19までのいずれか1項記載のガスセンサ。 - 請求項1から20までのいずれか1項記載の電気化学式ガスセンサにおける液体電解質の使用であって、該電解質が、少なくとも1種の電導度塩、溶剤及び有機メディエータを有し、
該電解質が更に、緩衝剤を有し、該緩衝剤が、
式I R1−(CR2R3)n−SO3H
[式中、n=1、2、3、4又は5である]に相当する化合物であり、ここで、全てのR2及びR3が互いに独立して、H、NH及びOHから選択されており、かつR1が、ピペラジニル、置換ピペラジニル、N−モルホリノ、シクロアルキル、トリス(ヒドロキシアルキル)アルキルを含む群から選択されており、該電導度塩が、イオン液体を有し、かつ該溶剤が、水、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はそれらの混合物から選択されており、かつ
該有機メディエータが、置換1,2−ジヒドロキシベンゼン、置換1,4−ジヒドロキシベンゼン、置換アントラキノンを含む群から選択されている
ことを特徴とする、電気化学式ガスセンサにおける液体電解質の使用。 - 置換アントラキノン、置換1,2−ジヒドロキシベンゼン及び/又は置換1,4−ジヒドロキシベンゼンの置換基が、スルホニル、t−ブチル、ヒドロキシ、アルキル、アリールを含む群から選択されていることを特徴とする、請求項21記載の使用。
- 置換アントラキノン、置換1,2−ジヒドロキシベンゼン及び/又は置換1,4−ジヒドロキシベンゼンの置換基が、スルホン酸、t−ブチルを含む群から選択されていることを特徴とする、請求項21又は22記載の使用。
- 該緩衝剤が、
式I R1−(CR2R3)n−SO3H
[式中、n=2又はn=3である]に相当する化合物であり、ここで、全てのR2及びR3が互いに独立してH、NH及びOHから選択されており、かつR1が、[4−(2−ヒドロキシエチル)−1)−ピペラジニル、(N−モルホリノ)−、N−シクロヘキシル−、トリス−(ヒドロキシメチル)メチルから選択されていることを特徴とする、請求項21から23までのいずれか1項記載の使用。 - 該緩衝剤が、3−(N−モルホリノ)プロパンスルホン酸であることを特徴とする、請求項21から24までのいずれか1項記載の使用。
- NH3又は含NH3ガス混合物を検出するための、請求項1から20までのいずれか1項記載の電気化学式ガスセンサの使用。
- NH3又は含NH3ガス混合物を検出するための、請求項21から25までのいずれか1項記載の使用。
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