JP3929164B2 - Gas sensing element and production method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス検知素子及びその生産技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガス検知素子は、家庭用ガス警報器、携帯用ガス検知器、工業用定置式ガス検知警報器等に搭載され、一般家庭から全国の高圧ガス製造設備、半導体工場等、社会生活のいろいろな場面における人々の安全確保の一端を担っている。
ここで、それぞれの用途に対応した感ガス特性を向上させるためや、ガス検知素子の耐久性を向上させるため、ガス検知素子の感ガス部分である金属酸化物半導体層を覆って触媒機能や保護機能等を持った別の層を設けたガス検知素子は多く生産されている。
【0003】
そのガス検知素子は、例えば以下に示す方法により生産されていた。即ち、まず金属酸化物半導体を焼結して金属酸化物半導体層を形成する。次に、目的とする触媒等を微粒子化してバインダーと伴にペースト状に作製し、それを塗布や印刷などにより感ガス部分である金属酸化物半導体層の表面に層状に形成する。その後、ペーストを乾燥させて温度を上げ再び焼結し、金属酸化物半導体層の表面に層状に焼結された触媒層や保護層の被覆層を形成するものである。
つまり上記の方法により得られたガス検知素子は、感ガス部分である金属酸化物半導体層が、微粒子を焼結させた被覆層により、比較的緻密に覆い固められた構造をしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したガス検知素子の生産方法では以下のような問題があった。
すなわち、金属酸化物半導体層の表面に被覆層を形成するのに、触媒粒子等それ自身は通常粘着力を持たないため、ペースト状に調製する或いはさらにバインダーを加える等により粘着力あるいは接着力を付与した状態で用いる必要があった。
また、上述のような場合、触媒粒子等の粒径が大きい場合には、均質な性状のペーストの調製が困難であるため、塗りムラの発生等により均一な層状に被覆層を形成するのが困難になる場合があり、このようなペーストの塗布むらが発生するのを防止するため、触媒粒子等を微粒子化しなくてはならないという実状があった。
【0005】
さらに、ペーストが被覆層を形成するのに再び焼結を行う手間が必要であった。そのため触媒として高温にしなければ焼結できないような材料を選択した場合には、焼結の際に感ガス部分である金属酸化物半導体層まで高温にしないと焼結できないことになり、金属酸化物半導体層を必要以上の高温に晒してしまうことになってひび割れの発生や、感ガス性能の低下を招来する場合があるという問題点もあった。
【0006】
また、従来のガス検知素子の構造は、感ガス部分である金属酸化物半導体層が、比較的緻密な被覆層で覆い固められてしまうのでガス透過性が低下し易いという問題点があった。また、そのような比較的緻密な被覆層であるため、焼結時やヒートサイクル動作時にひび割れを起こしやすいという問題点があった。
【0007】
従って、本発明の目的は、上記の欠点に鑑み、性能安定性が良好なガス検知素子を得ること及びそのガス検知素子を簡単に生産する方法を得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明のガス検知素子の生産方法は、貴金属線材にペースト状の金属酸化物半導体を塗布し、前記金属酸化物半導体が未乾燥の状態で、金属或いは金属酸化物の少なくとも一方を含む粗粒を付着させて被覆し、前記金属酸化物半導体を前記粗粒とともに焼結させて、金属酸化物半導体層の表面に粗粒層を形成することにある。また、前記粗粒層を形成する粗粒が、白金、パラジウム、金、ロジウム、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト、アルミナ、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むものであれば好適である。更には、前記粗粒の粒径が0.5μm〜50μmであればさらに好都合である。
【0009】
[作用]
本発明は、貴金属線材にペースト状の金属酸化物半導体を塗布し、前記金属酸化物半導体が未乾燥の状態で、金属或いは金属酸化物の少なくとも一方を含む粗粒を付着させて被覆し、前記金属酸化物半導体を前記粗粒とともに、前記金属酸化物半導体の焼結温度で焼結させて、前記金属酸化物半導体層の表面に粗粒層を形成するものである。
ここで、前記粗粒は、ペースト状金属酸化物半導体の分散媒(水や有機溶媒)の粘着力で、金属酸化物半導体に付着するため、バインダーなしで前記粗粒を金属酸化物半導体に付着させることができた。
バインダーを必要としないため、前記粗粒をペースト状に作製する必要もなく、粒径が大きな前記粗粒であっても金属酸化物半導体に付着させることができる。粒径が大きな前記粗粒により前記金属酸化物半導体層上に粗粒層を構成した場合は、ガス検知素子のガス透過性をより良好にすることができ、そのためガス検知素子のガス応答性をより良好にすることが可能となった。
【0010】
また、いったん前記粗粒がペースト状の金属酸化物半導体に付着すると、前記粗粒自身は粘着力を有しないため、付着した前記粗粒の上に重ねて前記粗粒は付着しない。従って、金属酸化物半導体の表面に、前記粗粒はその直径に等しい均一な厚さで付着することになる。この前記金属酸化物半導体を前記粗粒とともに焼結させることにより、金属酸化物半導体層の表面に均一な厚さの粗粒層を設けたガス検知素子が得られた。
また、金属酸化物半導体材料と粗粒材料との熱膨張率に差がある場合であっても、個々の前記粗粒がそれぞれ金属酸化物半導体層と一体となっているため、ガス検知素子のヒートサイクルによる動作により、前記粗粒層のひび割れや剥離は生じなくなった。
【0011】
【発明の効果】
従って、性能安定性の高いガス検知素子を簡単に生産することができ、また、ガス応答性に優れたガス検知素子を提供することができた。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のガス検知素子は、図1(イ)に示すように、前記貴金属線材1を前記金属酸化物半導体層2が球状に被覆し、前記金属酸化物半導体層2の外表面に粗粒層3が形成された構造をしているものであるが、以下に本発明の実施の形態を説明する。
【0013】
図2(イ)に示すように、前記貴金属線材1として白金線コイル1aを用いる。次に、市販のスズ塩を加水分解して得られたコロイド状の白色沈殿物を乾燥させて、前記金属酸化物半導体としての酸化スズを得た。この酸化スズを破砕し微粒子化した後、水や有機溶媒の分散媒でペースト状にして前記白金線コイル1a上に、図2(ロ)に示すように球状に塗布する。
そして図2(ハ)に示すように、乾燥していないペースト状の酸化スズに、金属或いは金属酸化物の少なくとも一方を含む前記粗粒を付着させて被覆する。ペースト状の酸化スズに前記粗粒を付着させて被覆する手段としては、ぺースト状の酸化スズに前記粗粒をふりかける或いはペースト状の酸化スズを前記粗粒の中に埋没させる等の方法を使用できる。
このようにして前記粗粒を、金属酸化物半導体としての酸化スズの表面に、ペーストの分散媒による粘着力で付着させる。
【0014】
ペーストの粘着力で、前記粗粒を金属酸化物半導体としての酸化スズの表面に付着させ被覆させるため、粗粒の粒径が限定されることなく、1μm以下の微粒子から50μmまでの大きな前記粗粒まで被覆させることが可能である。10μm以上の粒径が大きい前記粗粒を付着させた場合には、ガス透過性を特に良好にできる。
また、付着させる前記粗粒の種類は特定のものに限定されるものではなく、例えば、焼結性の無い性質の前記粗粒でも、ペーストの粘着力で付着させることが可能である。
この前記粗粒で付着された金属酸化物半導体としての酸化スズを焼結することで、前記粗粒を前記金属酸化物半導体の表面に層状に一体化させ、感ガス部である前記金属酸化物半導体層2の外表面に粗粒層3を形成したガス検知素子が得られる。
ここで、ガス検知素子の生産工程において焼結は、金属酸化物半導体としての酸化スズが焼結される温度700℃で、一度しか行わないので、前記粗粒が焼結されるべき高温に晒される等の不都合は起きにくいものとなり、エネルギー的に有利かつ信頼性も高いものとなる。
【0015】
図1(ロ)は、本発明ガス検知素子の外表面の拡大図で、前記金属酸化物半導体層2の外表面に前記粗粒層3が形成されているようすを示す。前記粗粒は、その前記粗粒の直径と同じ厚さで、前記金属酸化物半導体層2の表面を均一な状態で被覆しており、常に均一な厚さの前記粗粒層3の形成ができるため、本願方法により得られたガス検知素子の製造再現性は極めて優れているものである。
また、一酸化炭素選択性熱線型半導体式センサ等では、高温、低温、常温の3つの温度条件を繰り返すパターンで動作する場合があるが、感ガス部である金属酸化物半導体層2と個々の前記粗粒がそれぞれ一体となっているため、ガス検知素子のヒートサイクルによる動作による粗粒層3のひび割れや剥離は生じにくくなっていることがわかった。
【0016】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
市販の四塩化スズと少量の五塩化アンチモンの混合水溶液中にアンモニア水溶液を滴下し、加水分解することによりコロイド状の白色沈殿を得た。これを蒸留水で数回水洗いし、乾燥機で乾燥させゲル状の試料を得た。
次に、これを電気炉の中で700℃にて2時間焼成し、0.1atm%のアンチモンがドープされた金属酸化物半導体としての酸化スズを得た。ここで、アンチモンは原子価制御法により酸化スズの抵抗値を最適化するために添加されたものである。
次に、これを粉砕機により粉砕し微粉体を得、その微粉体を分散媒で分散しペースト状の酸化スズを得た。
【0017】
直径30μmの前記貴金属線材1としての白金線コイル1aに上記のペースト状の酸化スズを塗布する。
そして、乾燥していないペースト状の酸化スズに、前記粗粒としての0.5wt%のパラジウム触媒を坦持したアルミナを付着させて被覆する。
この前記アルミナにより被覆された酸化スズを焼結することで、前記金属酸化物半導体層2としての酸化スズの層2a表面に、前記粗粒層3としての前記アルミナの層3aを形成したガス検知素子が得られる。
【0018】
酸化スズの層2aを10μm粒径の前記アルミナの層3aで被覆したガス検知素子のガス透過性及びガス応答性を、従来のガス検知素子のガス透過性及びガス応答性と比較して説明する。
図3は従来のガス検知素子の応答波形であり、図4は本発明のガス検知素子の応答波形である。
尚、従来のガス検知素子は、まず金属酸化物半導体を焼結して金属酸化物半導体層を形成し、次に、粒径0.5μmの前記アルミナのペーストをバインダーと伴に金属酸化物半導体層の表面に層状に形成し、その後、再び焼結することで触媒層を形成したものである。また、触媒層の厚さは、100μmとした。
【0019】
図3によると、1000ppmのイソブタンガス(i−C4H10)が入力され ると、センサ出力は時間とともに緩やかに増加し、飽和するまで2分必要とした。また、ガスが遮断されると、センサ出力は時間とともに緩やかに減少し、センサ出力が再び0になるまで1.5分必要とした。
これは、従来のガス検知素子は、ガスが入力されても、ガスの検知に時間がかかることを示しており、ガスが遮断されても、感ガス部からガスがすぐには抜けないことを示している。
一方、図4によると、1000ppmのイソブタンガス(i−C4H10)が入 力されると、センサ出力は時間とともに急激に増加して、30秒後に飽和した。また、ガスが遮断されると、センサ出力は時間とともに急激に減少し、センサ出力が再び0になるまで30秒しか必要としなかった。これは、本発明のガス検知素子は、ガスが入力されると、すぐにガスを感知できることを示しており、ガスが遮断された場合には、感ガス部からガスが直ちに抜けることを示している。
つまり、本発明のガス検知素子の前記粗粒層3はガス透過性が優れたものであることを示すのである。
【0020】
図5は従来のガス検知素子の感度特性であり、図6は本発明のガス検知素子の感度特性である。図5と図6を比較するとガス選択性は従来どおりで、粗粒層3で被覆する形式にした場合でも、ガス選択性感度が減少しないことを示している。つまり、本発明のガス検知素子の粗粒層3はガス透過性が優れるのみならず、触媒性能は従来のものと同様に十分に発揮されていることを示すのである。
【0021】
[別実施例]
以下に別実施例を説明する。
先の実施例では、貴金属線材1の素材として白金を用いたが、金属酸化物半導体を高温に保つヒーターの役割と半導体の電気伝導度変化を検出する電極としての役割を兼ねるものであれば他の素材でもよく、パラジウムと白金の合金等でも良い。
また、貴金属線材1の形状としてコイルを採用しているが、これに限定されるものではなく、基板上にプリントされた電極でもよい。
金属酸化物半導体として酸化スズを採用しているが、他のものでもよく、例えば、酸化亜鉛等を採用することが可能である。
被覆する前記粗粒として、パラジウム坦持アルミナを使用したが、これに限定されるものではなく、白金、パラジウム、金、ロジウム、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト、アルミナ、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むものである金属或いは金属酸化物の粗粒を用いることが可能である。
また、10μmの粒径の粗粒を被覆したガス検知素子を採用したが、粗粒の粒径はこれに限定されるものではなく、0.5μm〜50μmの粒径の前記粗粒を用いることができる。
【0022】
尚、上記特許請求の範囲の記載中、図面を参照し、図面との対照を便利にするために符号を記すが、当該記入により本発明が添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス検知素子一部破断斜視図
【図2】本発明のガス検知素子の製造工程を示す説明図
【図3】本発明のガス検知素子の応答波形を示すグラフ
【図4】従来のガス検知素子の応答波形を示すグラフ
【図5】本発明のガス検知素子の感度特性を示すグラフ
【図6】従来のガス検知素子の感度特性を示すグラフ
【符号の説明】
1 貴金属線材
2 金属酸化物半導体層
3 粗粒層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas detection element and a production technique thereof.
[0002]
[Prior art]
Gas detectors are installed in household gas alarms, portable gas detectors, industrial stationary gas detection alarms, etc., and in various situations in social life, from general households to high-pressure gas production facilities and semiconductor factories nationwide. It plays a part in ensuring the safety of people in Japan.
Here, in order to improve the gas sensitivity characteristics corresponding to each application and to improve the durability of the gas detection element, the metal oxide semiconductor layer, which is the gas detection part of the gas detection element, is covered to provide catalytic function and protection. Many gas detection elements having other layers having functions and the like are produced.
[0003]
The gas detection element has been produced by the following method, for example. That is, first, a metal oxide semiconductor layer is formed by sintering a metal oxide semiconductor. Next, the target catalyst or the like is made into fine particles and made into a paste form together with a binder, which is formed in a layer form on the surface of the metal oxide semiconductor layer, which is a gas sensitive part, by coating or printing. Thereafter, the paste is dried, the temperature is raised, and sintering is performed again, so that a catalyst layer or a protective layer coating layer is formed on the surface of the metal oxide semiconductor layer.
That is, the gas detection element obtained by the above method has a structure in which the metal oxide semiconductor layer, which is a gas sensitive portion, is relatively densely covered and hardened by the coating layer obtained by sintering fine particles.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described production method of the gas detection element has the following problems.
That is, when forming a coating layer on the surface of the metal oxide semiconductor layer, the catalyst particles and the like themselves usually do not have an adhesive force. Therefore, the adhesive force or adhesive force can be increased by preparing a paste or adding a binder. It was necessary to use it in the attached state.
In the above case, when the particle size of the catalyst particles is large, it is difficult to prepare a paste having a homogeneous property. In order to prevent such uneven application of the paste from occurring, there has been a situation that the catalyst particles and the like must be made fine.
[0005]
Furthermore, it took time and effort to sinter again for the paste to form the coating layer. Therefore, when a material that cannot be sintered unless it is heated to a high temperature is selected as the catalyst, the metal oxide semiconductor layer, which is a gas sensitive part, cannot be sintered unless it is heated to a high temperature. There is also a problem that the semiconductor layer is exposed to an unnecessarily high temperature, which may cause cracks and decrease gas-sensitive performance.
[0006]
Further, the structure of the conventional gas detection element has a problem that the gas permeability is easily lowered because the metal oxide semiconductor layer which is a gas sensitive portion is covered and hardened with a relatively dense coating layer. Moreover, since it is such a relatively dense coating layer, there has been a problem that it is liable to crack during sintering or heat cycle operation.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to obtain a gas sensing element with good performance stability and a method for easily producing the gas sensing element in view of the above-mentioned drawbacks.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the gas sensing element production method of the present invention comprises applying a paste-like metal oxide semiconductor to a noble metal wire, and the metal or metal oxide is in an undried state. Coarse grains including at least one are adhered and covered, and the metal oxide semiconductor is sintered together with the coarse grains to form a coarse layer on the surface of the metal oxide semiconductor layer. The coarse particles forming the coarse particle layer include at least one selected from the group consisting of platinum, palladium, gold, rhodium, silica, silica alumina, zeolite, alumina, tin oxide, zinc oxide, and indium oxide. If it is, it is suitable. Furthermore, it is more convenient if the coarse particles have a particle size of 0.5 μm to 50 μm.
[0009]
[Action]
In the present invention, a noble metal wire is coated with a paste-like metal oxide semiconductor, and the metal oxide semiconductor is in an undried state, and is coated with coarse particles containing at least one of metal or metal oxide, The metal oxide semiconductor is sintered together with the coarse particles at the sintering temperature of the metal oxide semiconductor to form a coarse layer on the surface of the metal oxide semiconductor layer.
Here, since the coarse particles adhere to the metal oxide semiconductor due to the adhesive force of the dispersion medium (water or organic solvent) of the paste-like metal oxide semiconductor, the coarse particles adhere to the metal oxide semiconductor without a binder. I was able to.
Since the binder is not required, the coarse particles do not need to be prepared in a paste form, and even the coarse particles having a large particle size can be attached to the metal oxide semiconductor. When the coarse particle layer is formed on the metal oxide semiconductor layer by the coarse particles having a large particle diameter, the gas permeability of the gas detection element can be improved, so that the gas responsiveness of the gas detection element can be improved. It became possible to make it better.
[0010]
Moreover, once the coarse particles adhere to the paste-like metal oxide semiconductor, the coarse particles themselves do not have an adhesive force, so that the coarse particles do not adhere to the adhered coarse particles. Accordingly, the coarse particles adhere to the surface of the metal oxide semiconductor with a uniform thickness equal to the diameter thereof. By sintering the metal oxide semiconductor together with the coarse particles, a gas detection element in which a coarse layer having a uniform thickness was provided on the surface of the metal oxide semiconductor layer was obtained.
In addition, even when there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the metal oxide semiconductor material and the coarse particle material, each of the coarse particles is integrated with the metal oxide semiconductor layer. By the operation by heat cycle, the coarse grain layer was not cracked or peeled off.
[0011]
【The invention's effect】
Therefore, it was possible to easily produce a gas detection element having high performance stability and to provide a gas detection element excellent in gas responsiveness.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1 (a), the gas detection element of the present invention is formed by covering the noble metal wire 1 with the metal oxide semiconductor layer 2 in a spherical shape, and a coarse particle layer on the outer surface of the metal oxide semiconductor layer 2. The embodiment of the present invention will be described below.
[0013]
As shown in FIG. 2 (a), a platinum wire coil 1 a is used as the noble metal wire 1. Next, the colloidal white precipitate obtained by hydrolyzing a commercially available tin salt was dried to obtain tin oxide as the metal oxide semiconductor. After this tin oxide is crushed into fine particles, it is formed into a paste with water or a dispersion medium of an organic solvent and applied in a spherical shape on the platinum wire coil 1a as shown in FIG.
Then, as shown in FIG. 2C, the coarse particles containing at least one of a metal and a metal oxide are attached to and covered with paste-like tin oxide that has not been dried. As a means for adhering the coarse particles to the paste-like tin oxide, a method such as sprinkling the coarse particles on a paste-like tin oxide or burying the paste-like tin oxide in the coarse particles, etc. Can be used.
In this way, the coarse particles are adhered to the surface of tin oxide as the metal oxide semiconductor by the adhesive force of the paste dispersion medium.
[0014]
The coarse particles adhere to and coat the surface of tin oxide as a metal oxide semiconductor by the adhesive force of the paste, so that the coarse particles are not limited in size, and the coarse particles from 1 μm or less to 50 μm It is possible to coat up to grains. When the coarse particles having a large particle size of 10 μm or more are adhered, the gas permeability can be made particularly good.
Moreover, the kind of the coarse particles to be adhered is not limited to a specific type, and for example, even the coarse particles having no sinterability can be adhered by the adhesive strength of the paste.
By sintering the tin oxide as the metal oxide semiconductor adhered by the coarse particles, the coarse particles are integrated into a layer on the surface of the metal oxide semiconductor, and the metal oxide as a gas sensitive part A gas detection element in which the coarse particle layer 3 is formed on the outer surface of the semiconductor layer 2 is obtained.
Here, since the sintering in the production process of the gas detection element is performed only once at a temperature of 700 ° C. at which the tin oxide as the metal oxide semiconductor is sintered, the coarse particles are exposed to a high temperature to be sintered. Inconveniences such as being apt to occur are less likely to occur, and energy is advantageous and reliability is high.
[0015]
FIG. 1 (b) is an enlarged view of the outer surface of the gas detection element of the present invention and shows the coarse particle layer 3 formed on the outer surface of the metal oxide semiconductor layer 2. The coarse particles have the same thickness as the diameter of the coarse particles and cover the surface of the metal oxide semiconductor layer 2 in a uniform state, and the formation of the coarse particle layer 3 having a uniform thickness is always possible. Therefore, the production reproducibility of the gas detection element obtained by the method of the present application is extremely excellent.
In addition, a carbon monoxide selective hot-wire semiconductor sensor or the like may operate in a pattern that repeats three temperature conditions of high temperature, low temperature, and normal temperature. It has been found that since the coarse particles are integrated with each other, cracking and peeling of the coarse particle layer 3 due to the operation of the gas detection element due to the heat cycle are less likely to occur.
[0016]
【Example】
Embodiments of the present invention are described below with reference to the drawings.
A colloidal white precipitate was obtained by dropping an aqueous ammonia solution into a commercially available mixed aqueous solution of tin tetrachloride and a small amount of antimony pentachloride, followed by hydrolysis. This was washed with distilled water several times and dried with a drier to obtain a gel-like sample.
Next, this was baked at 700 ° C. for 2 hours in an electric furnace to obtain tin oxide as a metal oxide semiconductor doped with 0.1 atm% antimony. Here, antimony is added in order to optimize the resistance value of tin oxide by the valence control method.
Next, this was pulverized by a pulverizer to obtain fine powder, and the fine powder was dispersed with a dispersion medium to obtain paste-like tin oxide.
[0017]
The paste-like tin oxide is applied to the platinum wire coil 1a as the noble metal wire 1 having a diameter of 30 μm.
And the alumina which carry | supported the 0.5 wt% palladium catalyst as the said coarse particle is made to adhere to the paste-form tin oxide which is not dried, and is coat | covered.
Gas detection in which the alumina layer 3a as the coarse particle layer 3 is formed on the surface of the tin oxide layer 2a as the metal oxide semiconductor layer 2 by sintering the tin oxide coated with the alumina. An element is obtained.
[0018]
The gas permeability and gas responsiveness of the gas sensing element in which the tin oxide layer 2a is coated with the alumina layer 3a having a particle diameter of 10 μm will be described in comparison with the gas permeability and gas responsiveness of the conventional gas sensing element. .
FIG. 3 is a response waveform of the conventional gas detection element, and FIG. 4 is a response waveform of the gas detection element of the present invention.
In the conventional gas detection element, a metal oxide semiconductor is first sintered to form a metal oxide semiconductor layer, and then the alumina paste having a particle size of 0.5 μm is combined with a binder to form a metal oxide semiconductor. The catalyst layer is formed by forming a layer on the surface of the layer and then sintering again. The thickness of the catalyst layer was 100 μm.
[0019]
According to FIG. 3, when 1000 ppm of isobutane gas (i-C4H10) was input, the sensor output increased gradually with time and required 2 minutes to saturate. When the gas was shut off, the sensor output gradually decreased with time, and it took 1.5 minutes for the sensor output to become zero again.
This indicates that the conventional gas detection element takes a long time to detect the gas even when the gas is input. Even if the gas is shut off, the gas cannot be immediately removed from the gas sensitive part. Show.
On the other hand, according to FIG. 4, when 1000 ppm of isobutane gas (i-C4H10) was input, the sensor output increased rapidly with time and saturated after 30 seconds. When the gas was shut off, the sensor output decreased rapidly with time, and only 30 seconds were required until the sensor output became zero again. This indicates that the gas detection element of the present invention can immediately detect the gas when the gas is input, and if the gas is shut off, the gas is immediately released from the gas sensitive part. Yes.
That is, the coarse particle layer 3 of the gas detection element of the present invention is excellent in gas permeability.
[0020]
FIG. 5 shows sensitivity characteristics of the conventional gas detection element, and FIG. 6 shows sensitivity characteristics of the gas detection element of the present invention. When FIG. 5 and FIG. 6 are compared, the gas selectivity is the same as the conventional one, and it is shown that the gas selectivity sensitivity does not decrease even when the coarse particle layer 3 is used. That is, the coarse particle layer 3 of the gas detection element of the present invention not only has excellent gas permeability, but also shows that the catalyst performance is sufficiently exhibited as in the conventional one.
[0021]
[Another example]
Another embodiment will be described below.
In the previous embodiment, platinum was used as the material of the noble metal wire 1, but any other material may be used as long as it also serves as a heater for keeping the metal oxide semiconductor at a high temperature and an electrode for detecting a change in electrical conductivity of the semiconductor. Or a palladium-platinum alloy or the like.
Moreover, although the coil is employ | adopted as a shape of the noble metal wire 1, it is not limited to this, The electrode printed on the board | substrate may be sufficient.
Tin oxide is employed as the metal oxide semiconductor, but other materials such as zinc oxide can be employed.
As the coarse particles to be coated, palladium-supported alumina was used, but is not limited thereto, and is not limited to platinum, palladium, gold, rhodium, silica, silica alumina, zeolite, alumina, tin oxide, zinc oxide, indium oxide. It is possible to use metal or metal oxide coarse particles containing at least one selected from the group consisting of:
Moreover, although the gas detection element which coat | covered the coarse particle of a 10 micrometer particle diameter was employ | adopted, the particle diameter of a coarse particle is not limited to this, The said coarse particle of a particle diameter of 0.5 micrometer-50 micrometers is used. Can do.
[0022]
In the description of the appended claims, reference is made to the drawings to refer to the drawings for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configuration of the attached drawings by such entry.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially broken perspective view of a gas detection element of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the gas detection element of the present invention. FIG. 3 is a graph showing a response waveform of the gas detection element of the present invention. 4 is a graph showing the response waveform of the conventional gas detection element. FIG. 5 is a graph showing the sensitivity characteristic of the gas detection element of the present invention. FIG. 6 is a graph showing the sensitivity characteristic of the conventional gas detection element.
1 Noble metal wire 2 Metal oxide semiconductor layer 3 Coarse grain layer

Claims (2)

貴金属線材(1)にペースト状の金属酸化物半導体を塗布し、前記金属酸化物半導体が未乾燥の状態で、金属或いは金属酸化物のすくなくとも一方を含み、粒径が0.5μm〜50μmである粗粒を付着させて被覆し、前記金属酸化物半導体を前記粗粒とともに焼結させて、金属酸化物半導体層(2)の表面に粗粒層(3)を形成するガス検知素子の生産方法。  A noble metal wire (1) is coated with a paste-like metal oxide semiconductor, and the metal oxide semiconductor is in an undried state and includes at least one of metal and metal oxide, and has a particle size of 0.5 μm to 50 μm A method for producing a gas detection element, wherein coarse particles are deposited and coated, and the metal oxide semiconductor is sintered together with the coarse particles to form a coarse particle layer (3) on the surface of the metal oxide semiconductor layer (2). . 前記粗粒が白金、パラジウム、金、ロジウム、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト、アルミナ、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むものである請求項1に記載のガス検知素子の生産方法。  The gas detection element according to claim 1, wherein the coarse particles include at least one selected from the group consisting of platinum, palladium, gold, rhodium, silica, silica alumina, zeolite, alumina, tin oxide, zinc oxide, and indium oxide. Production method.
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