JP2005265547A - 水素ガス検出材料及びこれを用いた水素ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Znと、Zr、In、Nb、La、Re、Yb、Ho、Er、Hf、Dy、Ga及びAlからなる群より選ばれる少なくとも一種の共存元素と、を含有する複合酸化物を含む、水素ガス検出材料並びにこれを水素ガス検出部として備える水素ガスセンサ。
【選択図】 図1
Description
本発明の水素ガス検出材料は、Znと、Zr、In、Nb、La、Re、Yb、Ho、Er、Hf、Dy、Ga及びAlからなる群より選ばれる少なくとも一種の共存元素と、を含有する複合酸化物を含むものである。
図1は、本発明の水素ガスセンサの第一実施形態の基本構成を模式的に示す断面図である。
<水素ガス検出材料1の作製>
以下の手順にしたがって水素ガス検出材料を作製し、その評価を行った。
ガラス基板上に、長方形状の主面を有し、対向する一対の白金電極薄膜を、互いの間に幅1cmの溝が形成されるように配置し、次いで、水素ガス検出材料1(10g)をポリビニルアルコール(関東化学社製)0.5g及び水10gと混合して得たペーストを、ガラス基板上に形成された上記の溝を充填するように厚さ100μmで塗布した。続いてこれを600℃で1時間加熱して、複合酸化物粒子が互いに連結して多孔質体を形成している水素ガス検出材料膜を形成させた。
(抵抗変化率)=R0/R1 ・・・(1)
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化インジウム(関東化学社製)0.005モル(1.47g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びInを有する複合酸化物粒子を含む水素ガス検出材料2を作製した。次いで、水素ガス検出材料2の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で50sec、一酸化炭素ガスの場合で33secであった。このとき、水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料2のBET比表面積は8.0m2/g、理論粒径は134nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化ニオブ(関東化学社製)0.005モル(1.35g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びNbを有する複合酸化物粒子を含む水素ガス検出材料3を作製した。次いで、水素ガス検出材料3の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で130sec、一酸化炭素ガスの場合で45secであった。このとき、水素ガス検出膜を形成している水素ガス検出材料3のBET比表面積は5.9m2/g、理論粒径は182nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化ランタン(関東化学社製)0.005モル(1.86g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びLaを有する複合酸化物粒子を含む水素ガス検出材料4を作製した。次いで、水素ガス検出材料4の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で20sec、一酸化炭素ガスの場合で28secであった。このとき、水素ガス検出膜を形成している水素ガス検出材料4のBET比表面積は2.8m2/g、理論粒径は383nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化レニウム(Strem Chemicals社製)0.005モル(1.82g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びReを有する複合酸化物粒子を含む水素ガス検出材料5を作製した。次いで、水素ガス検出材料5の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で63sec、一酸化炭素ガスの場合で21secであった。このとき、水素ガス検出膜を形成している水素ガス検出材料5のBET比表面積は1.7m2/g、理論粒径は630nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化イッテルビウム(和光純薬工業社製)0.005モル(1.94g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びYbを有する複合酸化物粒子を含む水素ガス検出材料6を作製した。次いで、水素ガス検出材料6の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で44sec、一酸化炭素ガスの場合で18secであった。このとき、水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料6のBET比表面積は4.7m2/g、理論粒径は228nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化ホルミウム(関東化学社製)0.005モル(1.90g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びHoを有する複合酸化物粒子を含む水素ガス検出材料7を作製した。次いで、水素ガス検出材料7の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で11sec、一酸化炭素ガスの場合で9secであった。このとき、水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料7のBET比表面積は4.6m2/g、理論粒径は233nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化エルビウム(純正化学社製)0.005モル(1.91g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びErを有する複合酸化物粒子を含む水素ガス検出材料8を作製した。次いで、水素ガス検出材料8の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で14sec、一酸化炭素ガスの場合で20secであった。このとき、水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料8のBET比表面積は5.4m2/g、理論粒径は198nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化ハフニウム(関東化学社製)0.005モル(1.60g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びHfを有する複合酸化物粒子を含む水素ガス検出材料9を作製した。次いで、水素ガス検出材料9の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で16sec、一酸化炭素ガスの場合で10secであった。このとき、水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料9のBET比表面積は11.3m2/g、理論粒径は94.8nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化ジスプロシウム(純正化学社製)0.005モル(1.88g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びDyを有する複合酸化物粒子を含む、水素ガス検出材料10を作製した。次いで、水素ガス検出材料9の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で20sec、一酸化炭素ガスの場合で18secであった。このとき、水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料10のBET比表面積は3.0m2/g、理論粒径は357nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化ガリウム(和光純薬工業社製)0.005モル(0.88g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びGaを有する複合酸化物粒子を含む、水素ガス検出材料11を作製した。次いで、水素ガス検出材料11の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で20sec、一酸化炭素ガスの場合で23secであった。このとき、水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料11のBET比表面積は12.4m2/g、理論粒径は86.4nmであった。
オキシ塩化ジルコニウムに代えて、塩化アルミニウム(関東化学社製)0.005モル(0.67g)とした他は実施例1と同様にして、Zn及びAlを有する複合酸化物粒子を含む、水素ガス検出材料12を作製した。次いで、水素ガス検出材料12の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で20sec、一酸化炭素ガスの場合で19secであった。このとき。水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料11のBET比表面積は17.2m2/g、理論粒径は62.3nmであった。
市販の酸化亜鉛(関東化学社製)の粒子をそのまま水素ガス検出材料13とした。そして、水素ガス検出材料13の水素ガス選択性を、実施例1と同様にして評価した。電気抵抗の経時変化におけるピーク幅(半値幅)は、水素ガスの場合で21sec、一酸化炭素ガスの場合で29secであった。水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料13のBET比表面積は5.9m2/g、理論粒径は182nmであった。
酸化亜鉛(関東化学社製)8.48gを、酸化インジウム(関東化学社製)1.52g、ポリビニルアルコール(関東化学社製)及び水10gと混合して得たペーストを用いて、実施例1と同様にして、酸化亜鉛粒子及び酸化インジウム粒子を含む水素ガス検出材料14で形成された水素ガス検出材料膜を作製し、その水素ガス選択性を評価した。このとき、水素ガス検出材料膜を形成している水素ガス検出材料14のBET比表面積は0.42m2/g、理論粒径は2.55×103nmであった。なお、水素ガス検出材料14においては、酸化亜鉛及び酸化インジウムそれぞれの粒子が混合された状態であり、複合酸化物は形成されていなかった。
Claims (6)
- Znと、
Zr、In、Nb、La、Re、Yb、Ho、Er、Hf、Dy、Ga及びAlからなる群より選ばれる少なくとも一種の共存元素と、を含有する複合酸化物を含む、水素ガス検出材料。 - 前記複合酸化物が、前記共存元素を、Zn及び前記共存元素の合計量100モルに対して0.1〜5モル含有する、請求項1に記載の水素ガス検出材料。
- BET比表面積が0.1〜100m2/gである、請求項1または2に記載の水素ガス検出材料。
- 前記複合酸化物からなる粒子が、互いに連結して多孔質体を形成している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水素ガス検出材料。
- Znイオン及び前記共存元素のイオンを有する水溶液を、水酸化物イオンを有する水溶液に接触させて、Zn及び前記共存元素を有する共沈物を得る共沈工程と、
該共沈物を加熱する加熱工程と、を備える製造方法で得られる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水素ガス検出材料。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の水素ガス検出材料からなる水素ガス検出部と、
該水素ガス検出部を加熱する加熱部と、を備える水素ガスセンサ。
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