JP5134599B2 - Catalyst for CO gas sensor, paste, and CO gas sensor - Google Patents

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Description

本発明は、触媒に関し、特に一酸化炭素(CO)ガスのような可燃性ガスを検出する可燃性ガスセンサ用の燃焼触媒に関する。また、本発明は、そのような触媒の製造方法、そのような触媒を含むペースト、およびそのような触媒を含む一酸化炭素(CO)ガスセンサに関する。   The present invention relates to a catalyst, and more particularly to a combustion catalyst for a combustible gas sensor that detects a combustible gas such as carbon monoxide (CO) gas. The invention also relates to a method for producing such a catalyst, a paste comprising such a catalyst, and a carbon monoxide (CO) gas sensor comprising such a catalyst.

一般に、水素や一酸化炭素(CO)等の可燃性ガスを検出する可燃性ガスセンサとして、接触燃焼方式のガスセンサが知られている。   Generally, a catalytic combustion type gas sensor is known as a combustible gas sensor for detecting a combustible gas such as hydrogen or carbon monoxide (CO).

接触燃焼方式の可燃性ガスセンサは、金のような貴金属と酸化物の複合体である、燃焼触媒と呼ばれる触媒で被覆された白金コイルが設置されたガス検知部を有する。センサの使用時には、この検知部において、例えば、センサ内に流入した一酸化炭素(CO)等の可燃性ガスが、触媒作用により空気中の酸素と反応し、酸化熱が発生する。またこれにより、白金コイルの温度が上昇する。従って、白金コイルの温度上昇による抵抗変化を検出信号として測定することにより、可燃性ガスの濃度を測定することができる。   The catalytic combustion type combustible gas sensor has a gas detection unit provided with a platinum coil covered with a catalyst called a combustion catalyst, which is a composite of a noble metal such as gold and an oxide. At the time of use of the sensor, in this detection unit, for example, a combustible gas such as carbon monoxide (CO) that has flowed into the sensor reacts with oxygen in the air by a catalytic action to generate heat of oxidation. This also increases the temperature of the platinum coil. Therefore, the concentration of combustible gas can be measured by measuring the resistance change caused by the temperature rise of the platinum coil as a detection signal.

また、最近では、検知部に白金コイルの代わりに熱電変換素子を使用した、熱電タイプの可燃性ガスセンサが知られている。このタイプのガスセンサでは、熱電変換素子を用いて、触媒作用によって生じる可燃性ガスの燃焼による発熱を検出し、これを電圧信号に変換する。従って、電圧信号の出力により、可燃性ガスの濃度を測定することができる。   Further, recently, a thermoelectric type combustible gas sensor using a thermoelectric conversion element instead of a platinum coil as a detection unit is known. In this type of gas sensor, a thermoelectric conversion element is used to detect heat generated by combustion of combustible gas generated by catalytic action, and this is converted into a voltage signal. Therefore, the concentration of combustible gas can be measured by the output of the voltage signal.

そのような可燃性ガスセンサ用の燃焼触媒に関しては、その反応活性を高めるため、これまでに様々な報告がなされている。例えば、酸化チタンに3wt%の微細な金粒子を担持させることにより、反応活性の高い燃焼触媒を得ることができることが報告されている(非特許文献1)。   In order to increase the reaction activity of such a combustion catalyst for a combustible gas sensor, various reports have been made so far. For example, it has been reported that a combustion catalyst with high reaction activity can be obtained by supporting fine gold particles of 3 wt% on titanium oxide (Non-patent Document 1).

Nishibori M.,Tajima K.,Shin W.,Izu N.,Itoh T.,Matsubara I.,Tsubota S.,J.Ceram.Soc.Jpn.,115(1),37−41,2007)Nishibori M. Tajima K .; Shin W., et al. , Izu N .; , Itoh T. , Matsubara I .; , Tsubota S. , J .; Ceram. Soc. Jpn. 115 (1), 37-41, 2007)

ところで、可燃性ガスセンサの検出感度を高めるためには、測定対象ガスのみを選択的に検知する、いわゆる「選択性」が重要となる。例えば、一酸化炭素(CO)ガスセンサの場合、測定環境内に存在する妨害物質(例えば水素ガス)の影響を受けずに、一酸化炭素(CO)のみを選択的に検出することが必要となる。   By the way, in order to increase the detection sensitivity of the combustible gas sensor, so-called “selectivity” in which only the measurement target gas is selectively detected is important. For example, in the case of a carbon monoxide (CO) gas sensor, it is necessary to selectively detect only carbon monoxide (CO) without being affected by interfering substances (for example, hydrogen gas) present in the measurement environment. .

しかしながら、前述の非特許文献1に記載の燃焼触媒は、一酸化炭素(CO)ガスに対して、良好な反応活性は示すものの、水素ガスの存在環境下では、一酸化炭素(CO)ガスに対する選択性が低下するという問題があることが指摘されている。従って、一酸化炭素(CO)ガスに対して高い反応活性を示すとともに、一酸化炭素(CO)ガスに対して良好な選択性を有する燃焼触媒の開発が要望されている。   However, the combustion catalyst described in Non-Patent Document 1 described above exhibits good reaction activity with respect to carbon monoxide (CO) gas, but in the presence of hydrogen gas, the combustion catalyst with respect to carbon monoxide (CO) gas. It has been pointed out that there is a problem that selectivity is lowered. Accordingly, there is a demand for the development of a combustion catalyst that exhibits high reaction activity with respect to carbon monoxide (CO) gas and that has good selectivity with respect to carbon monoxide (CO) gas.

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、一酸化炭素(CO)ガスに対する高い反応活性を維持したまま、一酸化炭素(CO)ガスに対して高い選択性を示すCOガスセンサ用の触媒を提供することを目的とする。また、そのような触媒の製造方法、そのような触媒を含むペースト、そのような触媒を含むCOガスセンサ、およびCOガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and in the present invention, high selectivity for carbon monoxide (CO) gas is maintained while maintaining high reaction activity for carbon monoxide (CO) gas. It is an object to provide a catalyst for the CO gas sensor shown. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of such a catalyst, the paste containing such a catalyst, the CO gas sensor containing such a catalyst, and the manufacturing method of a CO gas sensor.

本発明では、
金粒子と金属酸化物粒子とを含み、
前記金粒子は、全体重量に対して10wt%以上40wt%未満の量で含まれていることを特徴とするCOガスセンサ用の触媒が提供される。
In the present invention,
Including gold particles and metal oxide particles,
The gold particle is contained in an amount of 10 wt% or more and less than 40 wt% with respect to the total weight, and a catalyst for a CO gas sensor is provided.

当該触媒において、前記金粒子は、10nm〜20nmの範囲の平均粒径を有しても良い。   In the catalyst, the gold particles may have an average particle size ranging from 10 nm to 20 nm.

また当該触媒において、前記金属酸化物粒子は、20nm〜100nmの範囲の平均粒径を有しても良い。   In the catalyst, the metal oxide particles may have an average particle size in a range of 20 nm to 100 nm.

また当該触媒において、前記金属酸化物粒子は、酸化コバルト、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化アルミニウム、および酸化珪素からなる群から選定された少なくとも一つの材料を含んでも良い。   In the catalyst, the metal oxide particles may include at least one material selected from the group consisting of cobalt oxide, titanium oxide, nickel oxide, iron oxide, aluminum oxide, and silicon oxide.

また、本発明では、金粒子と金属酸化物粒子とを含む、COガスセンサ用の触媒の製造方法であって、
金コロイド溶液および金属酸化物粒子を準備するステップと、
最終的に得られる触媒において、金の重量と金属酸化物粒子の重量の和に対する金の重量比が、10wt%以上40wt%未満となるように、前記金コロイド溶液と、前記金属酸化物粒子とを含む水溶液を調製するステップと、
前記水溶液のpHを制御した状態で前記水溶液を加熱して、水分を除去することにより、凝固物を得るステップと、
前記凝固物を300℃〜400℃の温度範囲で焼成するステップと、
を有することを特徴とするCOガスセンサ用の触媒の製造方法が提供される。
Further, in the present invention, a method for producing a catalyst for a CO gas sensor, comprising gold particles and metal oxide particles,
Providing a colloidal gold solution and metal oxide particles;
In the catalyst finally obtained, the gold colloid solution, the metal oxide particles, Preparing an aqueous solution comprising:
Heating the aqueous solution while controlling the pH of the aqueous solution to remove moisture, thereby obtaining a coagulum;
Firing the coagulated product in a temperature range of 300 ° C to 400 ° C;
A method for producing a catalyst for a CO gas sensor is provided.

ここで、当該方法において、前記pHは、6.5〜7.5の範囲であっても良い。   Here, in the method, the pH may be in the range of 6.5 to 7.5.

また当該方法において、前記金コロイド溶液に含まれる金粒子は、1nm〜5nmの範囲の平均粒径を有しても良い。   In the method, the gold particles contained in the gold colloid solution may have an average particle diameter in the range of 1 nm to 5 nm.

また当該方法において、前記金属酸化物粒子は、5nm〜30nmの範囲の平均粒径を有しても良い。   In the method, the metal oxide particles may have an average particle size in the range of 5 nm to 30 nm.

さらに、前述のCOガスセンサ用の触媒の製造方法は、前記凝固物を300℃〜400℃の温度範囲で焼成するステップの後、
得られた焼成物を、水素および酸素を含む雰囲気下、150℃〜250℃の範囲で熱処理するステップを有しても良い。
Furthermore, in the method for producing a catalyst for the above-described CO gas sensor, after the step of calcining the solidified product in a temperature range of 300 ° C. to 400 ° C.,
You may have the step which heat-processes the obtained baked material in the range of 150 to 250 degreeC in the atmosphere containing hydrogen and oxygen.

また、前記熱処理するステップは、10分から24時間の範囲で行われても良い。   The heat treatment step may be performed in a range of 10 minutes to 24 hours.

また、前記熱処理するステップは、1vol%以下の水素を含む雰囲気下で実施されても良い。   The heat treatment step may be performed in an atmosphere containing 1 vol% or less of hydrogen.

また本発明では、マトリクス媒体と、触媒とを含むペーストであって、
前記触媒は、前述の特徴を有する本発明による触媒であることを特徴とするペーストが提供される。
In the present invention, a paste containing a matrix medium and a catalyst,
A paste is provided in which the catalyst is a catalyst according to the present invention having the aforementioned characteristics.

当該ペーストにおいて、前記マトリクス媒体は、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、およびイソプロピルアルコールで構成された群から選定された少なくとも一つの溶媒と、エチルセルロース、アクリル樹脂、およびポリビニルアルコールで構成された群から選定された少なくとも一つの有機バインダとを含んでも良い。   In the paste, the matrix medium is selected from the group consisting of at least one solvent selected from the group consisting of terpineol, butyl carbitol acetate, and isopropyl alcohol, and ethyl cellulose, acrylic resin, and polyvinyl alcohol. And at least one organic binder.

また、本発明では、燃焼触媒が設置された検知部を備えるCOガスセンサであって、
前記燃焼触媒は、前述の特徴を有する触媒であることを特徴とするCOガスセンサが提供される。
Moreover, in the present invention, a CO gas sensor including a detection unit provided with a combustion catalyst,
A CO gas sensor is provided in which the combustion catalyst is a catalyst having the aforementioned characteristics.

ここで、少なくとも前記燃焼触媒は、水素および酸素を含む雰囲気下、150℃〜250℃の範囲で予め熱処理されていても良い。   Here, at least the combustion catalyst may be previously heat-treated in an atmosphere containing hydrogen and oxygen in the range of 150 ° C. to 250 ° C.

また、本発明では、燃焼触媒が設置された検知部を備えるCOガスセンサの製造方法であって、
前記燃焼触媒は、
金コロイド溶液および金属酸化物粒子を準備するステップと、
最終的に得られる燃焼触媒において、金の重量と金属酸化物粒子の重量の和に対する金の重量比が、10wt%以上40wt%未満となるように、前記金コロイド溶液と、前記金属酸化物粒子とを含む水溶液を調製するステップと、
前記水溶液のpHを制御した状態で前記水溶液を加熱して、水分を除去することにより、凝固物を得るステップと、
前記凝固物を300℃〜400℃の温度範囲で焼成して、燃焼触媒を得るステップと、
を有する方法により製造されることを特徴とするCOガスセンサの製造方法が提供される。
Further, in the present invention, a method for manufacturing a CO gas sensor including a detection unit in which a combustion catalyst is installed,
The combustion catalyst is
Providing a colloidal gold solution and metal oxide particles;
In the finally obtained combustion catalyst, the gold colloid solution and the metal oxide particles so that the weight ratio of gold to the sum of the weight of gold and the weight of metal oxide particles is 10 wt% or more and less than 40 wt%. Preparing an aqueous solution comprising:
Heating the aqueous solution while controlling the pH of the aqueous solution to remove moisture, thereby obtaining a coagulum;
Calcining the solidified product in a temperature range of 300 ° C. to 400 ° C. to obtain a combustion catalyst;
A method of manufacturing a CO gas sensor is provided.

ここで、COガスセンサの製造方法は、さらに、前記得られた燃焼触媒を、水素および酸素を含む雰囲気下、150℃〜250℃の範囲で熱処理するステップを有しても良い。   Here, the CO gas sensor manufacturing method may further include a step of heat-treating the obtained combustion catalyst in a range of 150 ° C. to 250 ° C. in an atmosphere containing hydrogen and oxygen.

本発明では、一酸化炭素(CO)ガスに対する高い反応活性を維持したまま、一酸化炭素(CO)ガスに対して高い選択性を示すCOガスセンサ用の触媒が提供される。また、そのような触媒の製造方法、そのような触媒を含むペースト、そのような触媒を含むCOガスセンサ、およびCOガスセンサの製造方法を提供することが可能となる。   The present invention provides a catalyst for a CO gas sensor that exhibits high selectivity for carbon monoxide (CO) gas while maintaining high reaction activity for carbon monoxide (CO) gas. It is also possible to provide a method for producing such a catalyst, a paste containing such a catalyst, a CO gas sensor containing such a catalyst, and a method for producing a CO gas sensor.

本発明による触媒の一形態を示すTEM写真である。It is a TEM photograph which shows one form of the catalyst by this invention. 本発明による触媒を含むセンササンプルの、1vol%CO+空気(a)または1vol%水素+空気(b)中における出力電圧の一例を示したグラフである。It is the graph which showed an example of the output voltage in 1 vol% CO + air (a) or 1 vol% hydrogen + air (b) of the sensor sample containing the catalyst by this invention. 本発明による触媒を製造する際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of manufacturing the catalyst by this invention. 本発明によるCOガスセンサの一例の概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of an example of the CO gas sensor by this invention. 各温度における実施例1に係るサンプルの、1vol%一酸化炭素(CO)+乾燥空気ガスに対する電圧信号の経時変化を示したグラフである。It is the graph which showed the time-dependent change of the voltage signal with respect to 1 vol% carbon monoxide (CO) + dry air gas of the sample which concerns on Example 1 in each temperature. 各温度における実施例1に係るサンプルの、1vol%水素+乾燥空気ガスに対する電圧信号の経時変化を示したグラフである。It is the graph which showed the time-dependent change of the voltage signal with respect to 1 vol% hydrogen + dry air gas of the sample which concerns on Example 1 in each temperature. 各温度における実施例1に係るサンプルの、1vol%一酸化炭素(CO)+1vol%水素+乾燥空気ガスに対する電圧信号の経時変化を示したグラフである。It is the graph which showed the time-dependent change of the voltage signal with respect to 1 vol% carbon monoxide (CO) + 1vol% hydrogen + dry air gas of the sample which concerns on Example 1 in each temperature. 各温度における実施例2に係るサンプルの、1vol%一酸化炭素(CO)+乾燥空気ガスに対する電圧信号の経時変化を示したグラフである。It is the graph which showed the time-dependent change of the voltage signal with respect to 1 vol% carbon monoxide (CO) + dry air gas of the sample which concerns on Example 2 in each temperature. 各温度における実施例2に係るサンプルの、1vol%水素+乾燥空気ガスに対する電圧信号の経時変化を示したグラフである。It is the graph which showed the time-dependent change of the voltage signal with respect to 1 vol% hydrogen + dry air gas of the sample which concerns on Example 2 in each temperature. 各温度における実施例2に係るサンプルの、1vol%一酸化炭素(CO)+1vol%水素+乾燥空気ガスに対する電圧信号の経時変化を示したグラフである。It is the graph which showed the time-dependent change of the voltage signal with respect to 1 vol% carbon monoxide (CO) + 1vol% hydrogen + dry air gas of the sample which concerns on Example 2 in each temperature. 150℃で予備熱処理されたサンプルAの、各温度における1vol%一酸化炭素(CO)+乾燥空気ガスに対する電圧信号の経時変化を示したグラフである。It is the graph which showed the time-dependent change of the voltage signal with respect to 1 vol% carbon monoxide (CO) + dry air gas in each temperature of sample A preliminarily heat-treated at 150 ° C.

以下、本発明について詳しく説明する。   The present invention will be described in detail below.

金粒子と酸化物粒子とを含む触媒(以下、「金−酸化物触媒」と称する)において、この触媒が一酸化炭素(CO)ガスに対して高い反応活性を示すためには、金粒子が高分散状態にあることが必要である。そのため、従来より、この触媒に含まれる金粒子には、比較的容易に高分散状態を得ることができるよう、極めて微細なものが積極的に使用されてきた。例えば、金粒子の典型的な粒径は、最大でも数nm程度である。また、これに付随して、燃焼触媒に含まれる金の量は、最大でも数wt%が適当であるとされてきた。これは、燃焼触媒中により多くの金を存在させた場合、金粒子同士が凝集しやすくなり、粒成長が生じる可能性が高くなるためである。このような金の粒成長が生じると、微細な金粒子を触媒中に分散させる効果がなくなってしまう。   In a catalyst containing gold particles and oxide particles (hereinafter referred to as “gold-oxide catalyst”), in order for the catalyst to exhibit high reaction activity with respect to carbon monoxide (CO) gas, It is necessary to be in a highly dispersed state. Therefore, conventionally, extremely fine particles have been actively used as the gold particles contained in the catalyst so that a highly dispersed state can be obtained relatively easily. For example, the typical particle size of gold particles is about several nm at the maximum. Along with this, it has been considered that the maximum amount of gold contained in the combustion catalyst is several wt% at the maximum. This is because when more gold is present in the combustion catalyst, the gold particles tend to aggregate and the possibility of grain growth increases. When such gold grain growth occurs, the effect of dispersing fine gold particles in the catalyst is lost.

しかしながら、本願発明者等は、鋭意研究開発を推進した結果、従来のような金の含有量が少ない燃焼触媒の場合、妨害物質(例えば水素ガス)が存在する環境下では、一酸化炭素(CO)ガスに対する十分な選択性が得られないことを見出した(例えば、前述の非特許文献1)。また、本願発明者等は、この原因は、従来のような金の含有量が少ない燃焼触媒では、一酸化炭素(CO)ガスに対する活性サイトが十分に確保されないためであると考えるに至った。そして、燃焼触媒の一酸化炭素(CO)ガスに対する選択性を向上させるためには、従来の考えとは逆に、触媒中により積極的に金の粒子を含有させ、一酸化炭素(CO)ガスに対する反応活性サイトを増やすことが有効であることを見出し、本願発明に至った。   However, as a result of earnest research and development, the inventors of the present application have developed carbon monoxide (CO) in an environment in which an interfering substance (for example, hydrogen gas) exists in the case of a conventional combustion catalyst with a low gold content. ) It has been found that sufficient selectivity for gas cannot be obtained (for example, Non-Patent Document 1 described above). Further, the inventors of the present application have come to consider that this is because a combustion catalyst having a low gold content as in the prior art does not sufficiently secure an active site for carbon monoxide (CO) gas. And in order to improve the selectivity with respect to the carbon monoxide (CO) gas of a combustion catalyst, contrary to the conventional idea, a gold particle is more actively contained in the catalyst, and the carbon monoxide (CO) gas. The inventors found that it is effective to increase the number of reaction active sites with respect to the present invention, and reached the present invention.

すなわち、本発明では、金粒子と金属酸化物粒子とを含み、金粒子が全体重量に対して10wt%以上40wt%未満の量で含まれていることを特徴とするCOガスセンサ用の触媒が提供される。なお、金粒子の最大量を触媒全体に対して40wt%未満としたのは、実験の結果、触媒中にあまりに多くの金粒子を含有させると、金粒子同士が容易に凝集するようになり、触媒の選択性が低下することが明らかとなったためである。(一方、金粒子の最小量を触媒全体に対して10wt%以上としたのは、金粒子の量がこれよりも少ないと、従来の燃焼触媒のように、一酸化炭素(CO)ガスに対する選択性が悪くなるからである。)   That is, the present invention provides a catalyst for a CO gas sensor comprising gold particles and metal oxide particles, wherein the gold particles are contained in an amount of 10 wt% or more and less than 40 wt% based on the total weight. Is done. The maximum amount of gold particles is less than 40 wt% with respect to the entire catalyst. As a result of experiments, if too much gold particles are contained in the catalyst, the gold particles easily aggregate together. It is because it became clear that the selectivity of a catalyst fell. (On the other hand, the minimum amount of gold particles is set to 10 wt% or more with respect to the entire catalyst. Because it becomes worse.)

特に、金粒子は、全体重量に対して10wt%〜35wt%含まれていることが好ましく、10wt%〜20wt%の範囲で含まれていることがより好ましい。   In particular, the gold particles are preferably contained in an amount of 10 wt% to 35 wt% with respect to the total weight, and more preferably in the range of 10 wt% to 20 wt%.

図1には、本発明による触媒のTEM写真を示す。粒径が10〜20nm程度で、黒色に見える小さな粒子が金粒子であり、粒径が100nm程度のより大きなグレーの粒子が金属酸化物粒子である。この写真から、金粒子は、金属酸化物粒子の周囲に比較的均一に分散されていることがわかる。この写真の例では、金属酸化物は、酸化コバルト(Co)であり、金の含有量は、触媒全体に対して10wt%である。 FIG. 1 shows a TEM photograph of the catalyst according to the present invention. Small particles that have a particle size of about 10 to 20 nm and appear black are gold particles, and larger gray particles that have a particle size of about 100 nm are metal oxide particles. From this photograph, it can be seen that the gold particles are relatively uniformly dispersed around the metal oxide particles. In the example of this photograph, the metal oxide is cobalt oxide (Co 3 O 4 ), and the gold content is 10 wt% with respect to the entire catalyst.

このような触媒では、一酸化炭素(CO)ガスに対する反応活性サイトを多数提供することができるため、高い反応活性を維持したまま、一酸化炭素(CO)ガスに対する選択性を有意に向上させることができる。   Since such a catalyst can provide a large number of reaction active sites for carbon monoxide (CO) gas, the selectivity for carbon monoxide (CO) gas can be significantly improved while maintaining high reaction activity. Can do.

図2には、図1に示す触媒を含むセンササンプルの一酸化炭素(CO)ガスに対する選択性の一例を示す。触媒には、10wt%の金粒子および酸化コバルトからなるものを使用した。図2(a)は、1vol%のCOを含む乾燥空気中での出力電圧の測定結果であり、図2(b)は、1vol%の水素を含む乾燥空気中での出力電圧の測定結果である。測定温度は、いずれも220℃である。   FIG. 2 shows an example of selectivity of the sensor sample including the catalyst shown in FIG. 1 with respect to carbon monoxide (CO) gas. A catalyst composed of 10 wt% gold particles and cobalt oxide was used. FIG. 2A shows the measurement result of the output voltage in dry air containing 1 vol% CO, and FIG. 2B shows the measurement result of the output voltage in dry air containing 1 vol% hydrogen. is there. The measurement temperature is 220 ° C. for all.

この結果から、本発明による触媒は、COガスに対して良好な感度を有することがわかる。また、測定結果において、COガスに比べて水素に対する感度は、十分に低くなっており、本発明による触媒は、COガスに対して有意な選択性を有することがわかる。   From this result, it can be seen that the catalyst according to the present invention has good sensitivity to CO gas. Further, in the measurement results, the sensitivity to hydrogen is sufficiently low compared to CO gas, and it can be seen that the catalyst according to the present invention has significant selectivity to CO gas.

また、本発明による触媒は、COガスセンサに適用した場合、比較的劣化が生じ難いという追加の特徴を有する。従来のような粒径が数nm程度の微細な金粒子を低含有量で担持させた触媒では、金粒子の絶対量が少ないため、金粒子が比較的短時間で劣化されてしまい、長期安定性に劣るという問題がある。しかしながら、本発明による触媒には、比較的多くの金粒子が含まれているため、相対的に劣化の速度が緩和され、より長時間安定に使用することができる。   In addition, the catalyst according to the present invention has an additional feature that when applied to a CO gas sensor, deterioration is relatively difficult to occur. A conventional catalyst in which fine gold particles having a particle size of about several nanometers are supported at a low content, the gold particles are deteriorated in a relatively short time because the absolute amount of the gold particles is small. There is a problem of inferiority. However, since the catalyst according to the present invention contains a relatively large amount of gold particles, the rate of deterioration is relatively relaxed and the catalyst can be used stably for a longer time.

さらに、本発明による触媒は、初期安定性に優れるという追加の特徴を有する。すなわち、従来のような粒径が数nm程度の微細な金粒子を低含有量で担持させた触媒では、金粒子がより活性な状態にあるため、金粒子が他の位置に移動しやすいという傾向がある。従って、従来の触媒を燃焼触媒として含むセンサでは、使用開始直後には(金粒子の配置が安定化されるまで)、測定値が不安定になる可能性がある。一方、本発明による触媒は、比較的高い含有量の金粒子が含まれているため、金粒子の移動は、比較的生じ難く、そのような触媒を含むセンサでは、使用初期からセンサを安定的に使用することができる。   Furthermore, the catalyst according to the invention has the additional feature of being excellent in initial stability. That is, in the conventional catalyst in which fine gold particles having a particle size of about several nanometers are supported at a low content, the gold particles are more active, so that the gold particles are likely to move to other positions. Tend. Therefore, in a sensor including a conventional catalyst as a combustion catalyst, the measured value may become unstable immediately after the start of use (until the arrangement of the gold particles is stabilized). On the other hand, since the catalyst according to the present invention contains a relatively high content of gold particles, the movement of the gold particles is relatively difficult to occur, and in a sensor including such a catalyst, the sensor is stable from the beginning of use. Can be used for

なお、本発明による触媒において、金の平均粒径は、10nm〜20nmの範囲であることが好ましい。ここで本願では、金の「平均粒径」は、以下の方法により測定した。まず50000〜200000倍程度の倍率で、微粒子の電子顕微鏡(TEM)写真を撮影する。写真中において、寸法および形状が最も普遍的な金粒子10個を選定し、それぞれの直径を測定する。得られた10個の直径データを平均して、これを金の平均粒径とした。   In the catalyst according to the present invention, the average particle size of gold is preferably in the range of 10 nm to 20 nm. Here, in the present application, the “average particle diameter” of gold was measured by the following method. First, an electron microscope (TEM) photograph of fine particles is taken at a magnification of about 50000 to 200000 times. In the photograph, 10 gold particles having the most universal size and shape are selected and their diameters are measured. The obtained 10 diameter data were averaged to obtain the average particle diameter of gold.

本発明による触媒において、金粒子の担持体となる金属酸化物の平均粒径は、金粒子よりも大きければ特に限られないが、例えば、20nm〜100nmの範囲であることが好ましい。金属酸化物の平均粒径が100nmを超えると、小さな金粒子を均一に分散させることが難しくなる可能性があるからである。ただし、金属酸化物の周囲に金粒子を均一に分散させる技術が存在する場合は、金属酸化物の平均粒径は、100nmを超えても良い。なお本願では、金属酸化物の「平均粒径」は、前述の金の場合と同様に測定した。   In the catalyst according to the present invention, the average particle diameter of the metal oxide serving as a support for gold particles is not particularly limited as long as it is larger than that of the gold particles. This is because if the average particle diameter of the metal oxide exceeds 100 nm, it may be difficult to uniformly disperse small gold particles. However, when there is a technique for uniformly dispersing gold particles around the metal oxide, the average particle diameter of the metal oxide may exceed 100 nm. In the present application, the “average particle diameter” of the metal oxide was measured in the same manner as in the case of gold described above.

本発明による触媒において、金属酸化物の材質は、特に限られない。金属酸化物は、例えば、酸化コバルト、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化珪素、またはこれらの混合物であっても良い。   In the catalyst according to the present invention, the material of the metal oxide is not particularly limited. The metal oxide may be, for example, cobalt oxide, titanium oxide, nickel oxide, iron oxide, aluminum oxide, silicon oxide, or a mixture thereof.

(本発明による触媒の製造方法)
次に、前述のような特徴を有する本発明による触媒の製造方法の一例について説明する。なお、以下に示す方法は、一例に過ぎず、本発明による触媒を別の方法で製造しても良いことは、当業者には明らかであろう。
(Method for producing catalyst according to the present invention)
Next, an example of a method for producing a catalyst according to the present invention having the above-described features will be described. It will be apparent to those skilled in the art that the method described below is only an example, and that the catalyst according to the present invention may be produced by another method.

図3には、本発明による触媒の製造フローの一例を示す。本発明による触媒の製造方法は、金コロイド溶液および金属酸化物粒子を準備するステップ(ステップS110)と、最終的に得られる触媒において、金の重量と金属酸化物粒子の重量の和に対する金の重量比が、10wt%以上40wt%未満となるように、前記金コロイド溶液と、前記金属酸化物粒子とを含む水溶液を調製するステップ(ステップS120)と、前記水溶液のpHを制御した状態で前記水溶液を加熱して、水分を除去することにより、凝固物を得るステップ(ステップS130)と、前記凝固物を300℃〜400℃の温度範囲で焼成するステップ(ステップS140)と、を含む。   FIG. 3 shows an example of a production flow of the catalyst according to the present invention. The method for producing a catalyst according to the present invention includes a step of preparing a colloidal gold solution and metal oxide particles (step S110), and a gold catalyst with respect to the sum of the weight of gold and the weight of metal oxide particles in the finally obtained catalyst. A step of preparing an aqueous solution containing the gold colloid solution and the metal oxide particles so that the weight ratio is 10 wt% or more and less than 40 wt% (step S120), and the pH of the aqueous solution is controlled A step of obtaining a coagulated product by heating the aqueous solution to remove moisture (step S130) and a step of firing the coagulated product in a temperature range of 300 ° C. to 400 ° C. (step S140) are included.

前述のような従来の燃焼触媒では、製造の際に、金の粒径を数nmの寸法に制御する必要があり、複雑で緻密な制御が必要となる。また、そのような微小な金粒子を、酸化物担持体に対して均一に分散させることは、極めて難しい。例えば、粒径が数nmの金粒子は、活性が極めて高いため、担持体に分散させる際に、金粒子同士が容易に凝集してしまうという問題が生じ得る。   In the conventional combustion catalyst as described above, it is necessary to control the particle size of gold to a size of several nanometers at the time of production, and complicated and precise control is required. Further, it is extremely difficult to uniformly disperse such fine gold particles with respect to the oxide carrier. For example, gold particles having a particle size of several nanometers have a very high activity, and thus may cause a problem that the gold particles easily aggregate when dispersed in a carrier.

これに対して、本発明による触媒の製造方法には、従来のような複雑で高度な制御が必要な工程は、含まれてはいない。従って、本発明による方法では、金−酸化物触媒を比較的簡単に製造することができる。   On the other hand, the process for producing a catalyst according to the present invention does not include a conventional process requiring complicated and advanced control. Thus, the method according to the invention makes it possible to produce a gold-oxide catalyst relatively easily.

以下、本発明による触媒の製造方法の各ステップについて、より詳しく説明する。   Hereafter, each step of the manufacturing method of the catalyst by this invention is demonstrated in detail.

(ステップS110)
まずステップS110では、原料として、金のコロイド溶液と、金属酸化物粒子とが準備される。
(Step S110)
First, in step S110, a gold colloid solution and metal oxide particles are prepared as raw materials.

金のコロイド溶液には、公知の方法で調製されたいかなるものを使用しても良い。金のコロイド溶液は、例えば、メルカプトこはく酸タイプのものであっても良い。コロイド溶液中に含まれる金粒子は、例えば、1nm〜10nmの範囲の平均粒径を有し、平均粒径は、例えば5nmである。また、コロイド溶液中に含まれる金粒子の濃度は、特に限られないが、金粒子の濃度は、例えば、2wt%である。   Any gold colloid solution prepared by a known method may be used. The colloidal gold solution may be of the mercaptosuccinic acid type, for example. The gold particles contained in the colloidal solution have an average particle diameter in the range of 1 nm to 10 nm, for example, and the average particle diameter is, for example, 5 nm. The concentration of the gold particles contained in the colloidal solution is not particularly limited, but the concentration of the gold particles is, for example, 2 wt%.

金属酸化物粒子の材料は、特に限られず、前述のような材料を使用しても良い。また、金酸化物粒子の平均粒径は、特に限られないが、あまり大きな平均粒径のものを使用すると、最終的に得られる担持体酸化物の粒径が極端に大きくなる可能性があるため、平均粒径は、50nm以下が好ましい。金属酸化物粒子の平均粒径は、例えば、10nm〜30nmの範囲である。   The material for the metal oxide particles is not particularly limited, and the materials described above may be used. In addition, the average particle diameter of the gold oxide particles is not particularly limited, but if a particle having a very large average particle diameter is used, the particle diameter of the finally obtained support oxide may be extremely large. Therefore, the average particle size is preferably 50 nm or less. The average particle diameter of the metal oxide particles is, for example, in the range of 10 nm to 30 nm.

(ステップS120)
次に、ステップS120では、前述の金粒子と、金属酸化物粒子とを含む水溶液が調製される。これは、例えば、蒸留水を含む容器(例えばビーカー等)中に、前述の金粒子および金属酸化物粒子を添加することにより行われる。なお、この際には、最終的に得られる触媒において、金の重量と金属酸化物粒子の重量の和に対する金の重量比が、10wt%以上40wt%未満となるように、前記金コロイド溶液と、前記金属酸化物粒子とが混合される。
(Step S120)
Next, in step S120, an aqueous solution containing the aforementioned gold particles and metal oxide particles is prepared. This is performed, for example, by adding the aforementioned gold particles and metal oxide particles to a container (eg, a beaker) containing distilled water. In this case, in the finally obtained catalyst, the gold colloid solution is used so that the weight ratio of gold to the sum of the weight of gold and the weight of metal oxide particles is 10 wt% or more and less than 40 wt%. The metal oxide particles are mixed.

(ステップS130)
次に、ステップS130では、金粒子および金属酸化物粒子を含む水溶液が加熱され、水分が蒸発される。加熱温度は、50℃〜90℃の範囲であることが好ましく、例えば70℃である。
(Step S130)
Next, in step S130, the aqueous solution containing gold particles and metal oxide particles is heated to evaporate moisture. The heating temperature is preferably in the range of 50 ° C to 90 ° C, for example 70 ° C.

なお、この工程では、水分の蒸発の間、水溶液のpHがモニターされ、pHは、所定の範囲に維持されるように調整される。例えば、水溶液のpHは、7前後(例えば、pH6.5〜7.5)に維持される。pHの調整には、各種酸およびアルカリが使用される。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウムまたはアンモニア溶液が使用される。   In this step, the pH of the aqueous solution is monitored during the evaporation of moisture, and the pH is adjusted to be maintained within a predetermined range. For example, the pH of the aqueous solution is maintained at around 7 (for example, pH 6.5 to 7.5). Various acids and alkalis are used to adjust the pH. As the alkali, for example, sodium hydroxide or ammonia solution is used.

水溶液のpHを制御するのは、水の蒸発過程での金の凝集を抑制するためである。例えば、メルカプトこはく酸タイプの金コロイド溶液を使用した場合、水溶液のpHが6.5〜7.5の範囲を著しく外れた場合、金の凝集が促進され、最終的に得られる触媒粉末中の金の分散性が悪くなる可能性が高くなる。   The pH of the aqueous solution is controlled in order to suppress the aggregation of gold during the water evaporation process. For example, when a mercapto succinic acid type colloidal gold solution is used, if the pH of the aqueous solution is significantly out of the range of 6.5 to 7.5, the aggregation of gold is promoted and the final catalyst powder in the catalyst powder is obtained. There is a high possibility that the dispersibility of gold is deteriorated.

加熱により、ほとんどの水分が蒸発した後、容器内の凝固物を完全に乾燥させる。これは、例えば、容器を100℃に設定した乾燥炉に保持することにより行われても良い。   After most of the water is evaporated by heating, the solidified material in the container is completely dried. This may be done, for example, by holding the container in a drying oven set at 100 ° C.

その後、容器から乾燥した凝固物が回収される。   Thereafter, the dried coagulum is recovered from the container.

(ステップS140)
次に、回収された凝固物が大気炉内で焼成される。焼成温度は、300℃〜400℃の範囲であることが好ましい。焼成時間は、焼成温度にもよるが、おおよそ30分〜5時間程度である。
(Step S140)
Next, the recovered solidified product is fired in an atmospheric furnace. The firing temperature is preferably in the range of 300 ° C to 400 ° C. Although the firing time depends on the firing temperature, it is about 30 minutes to 5 hours.

以上の工程を経て、金粒子と金属酸化物粒子とを含み、金が全体重量に対して10wt%以上40wt%未満の量で含まれている、粉末状の触媒が得られる。   Through the above steps, a powdered catalyst containing gold particles and metal oxide particles and containing gold in an amount of 10 wt% or more and less than 40 wt% based on the total weight is obtained.

このように、本発明による方法では、触媒を製造する際に、従来のような複雑で高精度の制御を行う必要はない。従って、本発明による方法では、本発明による触媒を比較的簡単に製造することができる。   As described above, in the method according to the present invention, it is not necessary to perform the complicated and highly accurate control as in the prior art when the catalyst is manufactured. Thus, the process according to the invention makes it possible to produce the catalyst according to the invention relatively easily.

(本発明の第2の態様)
本発明では、前述の特徴を有する触媒を含むペーストを提供することも可能である。そのようなペーストは、例えば、一酸化炭素(CO)ガスセンサの検知部に、燃焼触媒を設置する際に使用することができる。以下、本発明によるペーストの調製方法の一例について説明する。
(Second aspect of the present invention)
In the present invention, it is also possible to provide a paste containing a catalyst having the aforementioned characteristics. Such a paste can be used, for example, when installing a combustion catalyst in a detection part of a carbon monoxide (CO) gas sensor. Hereinafter, an example of a method for preparing a paste according to the present invention will be described.

本発明によるペーストは、前述の触媒を、ペーストを構成するマトリクス媒体に添加することにより得ることができる。添加する触媒の形態は、特に限られず、触媒の形態は、粉末状、粒子状、または塊状であっても良い。   The paste according to the present invention can be obtained by adding the aforementioned catalyst to a matrix medium constituting the paste. The form of the catalyst to be added is not particularly limited, and the form of the catalyst may be powder, particle, or mass.

マトリクス媒体は、触媒を分散することが可能である限り、特に限られない。マトリクス媒体は、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、およびイソプロピルアルコールで構成された群から選定された少なくとも一つの溶媒と、エチルセルロース、アクリル樹脂、およびポリビニルアルコールで構成された群から選定された少なくとも一つの有機バインダとを含んでも良い。この場合、溶媒と有機バインダの混合比は特に限られず、両材料の組み合わせに応じて、様々な混合比を採用することができる。マトリクス媒体は、例えば、テルピネオールにエチルセルロースを混合したものであっても良い。この場合、テルピネオールとエチルセルロースの混合比は、特に限られず、全マトリクス媒体に対するエチルセルロースの重量比は、例えば、0〜10wt%の範囲(例えば5wt%)であっても良い。   The matrix medium is not particularly limited as long as the catalyst can be dispersed. The matrix medium is at least one solvent selected from the group consisting of terpineol, butyl carbitol acetate, and isopropyl alcohol, and at least one organic selected from the group consisting of ethyl cellulose, acrylic resin, and polyvinyl alcohol. It may contain a binder. In this case, the mixing ratio of the solvent and the organic binder is not particularly limited, and various mixing ratios can be adopted depending on the combination of both materials. The matrix medium may be, for example, a mixture of terpineol and ethyl cellulose. In this case, the mixing ratio of terpineol and ethyl cellulose is not particularly limited, and the weight ratio of ethyl cellulose to the entire matrix medium may be, for example, in the range of 0 to 10 wt% (for example, 5 wt%).

また、マトリクス媒体と触媒の混合比は、特に限られない。マトリクス媒体と触媒の重量比は、例えば、1:1〜4:1(例えば2:1)であっても良い。   Further, the mixing ratio of the matrix medium and the catalyst is not particularly limited. The weight ratio between the matrix medium and the catalyst may be, for example, 1: 1 to 4: 1 (for example, 2: 1).

なお、マトリクス媒体は、400℃以下の温度で焼成することにより、焼失する性質を有することが好ましい。焼失する温度が400℃より高いマトリクス媒体を使用すると、そのようなペーストを用いてセンサの検知部を製作する場合、すなわちペーストをセンサの検知部に塗布してこれを焼成する際に、他の構成部材に熱影響を及ぼす恐れがあるからである。ただし、そのような構成部材が、より高い耐熱温度を有する場合、焼失する温度が400℃より高いマトリクス媒体を使用しても良いことは、明らかであろう。   In addition, it is preferable that a matrix medium has the property to burn out by baking at the temperature of 400 degrees C or less. When a matrix medium having a burning temperature higher than 400 ° C. is used, when the sensor detection unit is manufactured using such a paste, that is, when the paste is applied to the sensor detection unit and fired, This is because there is a risk of affecting the components. However, it will be apparent that if such a component has a higher heat-resistant temperature, a matrix medium with a burning temperature higher than 400 ° C. may be used.

(本発明の第3の態様)
本発明の別の態様では、前述の特徴を有する触媒を検知部に備える一酸化炭素(CO)ガスセンサが提供される。
(Third aspect of the present invention)
In another aspect of the present invention, a carbon monoxide (CO) gas sensor provided with a catalyst having the above-described characteristics in a detection unit is provided.

図4には、そのようなCOガスセンサの一例を模式的に示す。図4(a)は、COガスセンサの概略的な上面図であり、図4(b)は、図(a)のA−A線での模式的な断面図である。   FIG. 4 schematically shows an example of such a CO gas sensor. 4A is a schematic top view of the CO gas sensor, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

COガスセンサ400は、基板410と、支持膜413と、ヒータ415と、熱電膜420と、絶縁層430と、燃焼触媒440とを有する。   The CO gas sensor 400 includes a substrate 410, a support film 413, a heater 415, a thermoelectric film 420, an insulating layer 430, and a combustion catalyst 440.

基板410は、例えば、シリコンで構成される。基板410の厚さは、特に限られないが、例えば350nmである。なお、基板410は、支持膜413が設置された部分が切除されており、支持膜413は、基板410の側から見た場合、暴露されている。支持膜413は、例えば窒化珪素等で形成される。実際には、シリコンのような基板が窒化処理され、表面に窒化珪素が形成された後に、基板を除去することにより、図に示すような構成が得られる。   The substrate 410 is made of, for example, silicon. The thickness of the substrate 410 is not particularly limited, but is 350 nm, for example. Note that a portion of the substrate 410 where the support film 413 is installed is cut out, and the support film 413 is exposed when viewed from the substrate 410 side. The support film 413 is made of, for example, silicon nitride. Actually, after a substrate such as silicon is nitrided and silicon nitride is formed on the surface, the substrate is removed to obtain the structure shown in the figure.

支持膜413は、その上部に配置されるヒータ415および熱電膜420等を支持する役割を有する。支持膜413の厚さは、特に限られないが、例えば、280nm程度である。ヒータ415は、燃焼触媒440近傍を加熱し、燃焼触媒440でのCOガスの燃焼反応を助長する役割を有する。なお、図に示されたヒータ415の配置は、一例であって、ヒータ415は、いかなる配置パターンで、支持膜413上に配置されても良い。   The support film 413 has a role of supporting the heater 415 and the thermoelectric film 420 disposed on the support film 413. The thickness of the support film 413 is not particularly limited, but is about 280 nm, for example. The heater 415 has a role of heating the vicinity of the combustion catalyst 440 and promoting the combustion reaction of CO gas in the combustion catalyst 440. The arrangement of the heater 415 shown in the drawing is an example, and the heater 415 may be arranged on the support film 413 in any arrangement pattern.

熱電膜420は、燃焼触媒440により、一酸化炭素(CO)ガスが酸化された際に生じる熱を電気信号に変換する役割を有する。熱電膜420は、例えば、シリコンゲルマニウム等で構成される。図の例では、熱電膜420の厚さは、約450nmである。なお、図の例では、熱電膜420は、出力電圧(または出力電流)を取り出すための電極を兼ねているため、別個の電極は、示されていない。しかしながら、熱電膜420とは別に、熱電膜に接続された電極を配置しても良いことは明らかであろう。   The thermoelectric film 420 has a role of converting heat generated when carbon monoxide (CO) gas is oxidized by the combustion catalyst 440 into an electric signal. The thermoelectric film 420 is made of, for example, silicon germanium. In the illustrated example, the thermoelectric film 420 has a thickness of about 450 nm. In the example shown in the figure, the thermoelectric film 420 also serves as an electrode for taking out the output voltage (or output current), and therefore a separate electrode is not shown. However, it will be apparent that an electrode connected to the thermoelectric film may be arranged separately from the thermoelectric film 420.

燃焼触媒440は、前述の特徴を有する本発明による触媒で構成される。燃焼触媒440は、例えば、前述の本発明によるペーストを塗布、固化して構成される。燃焼触媒440の厚さは、例えば、10μm程度である。   The combustion catalyst 440 is composed of the catalyst according to the present invention having the above-described characteristics. The combustion catalyst 440 is configured, for example, by applying and solidifying the above-described paste according to the present invention. The thickness of the combustion catalyst 440 is, for example, about 10 μm.

絶縁層430は、燃焼触媒440と熱電膜420とが直接接触することを防止する役割を有し、例えば二酸化珪素で構成される。絶縁層430の厚さは、例えば300nm程度である。   The insulating layer 430 has a role of preventing direct contact between the combustion catalyst 440 and the thermoelectric film 420, and is made of, for example, silicon dioxide. The thickness of the insulating layer 430 is, for example, about 300 nm.

なお本願では、COガスセンサ400のうち、燃焼触媒440を除く部分を、特に「熱電デバイス」と称する場合がある。   In the present application, a portion of the CO gas sensor 400 excluding the combustion catalyst 440 may be particularly referred to as a “thermoelectric device”.

以上の構成は、一例であって、他の様々な構成のCOガスセンサを使用し得ることは、当業者には明らかであろう。   The above configuration is an example, and it will be apparent to those skilled in the art that various other configurations of the CO gas sensor can be used.

このような本発明によるCOガスセンサでは、前述のような本発明による触媒の有意な特徴により、一酸化炭素(CO)ガスに対する高い反応活性と、一酸化炭素(CO)ガスに対する高い選択性とが得られる。また、従来の燃焼触媒に比べて、劣化が生じにくいため、長期にわたって、安定的に使用することができる。   Such a CO gas sensor according to the present invention has a high reaction activity with respect to carbon monoxide (CO) gas and a high selectivity with respect to carbon monoxide (CO) gas due to the significant characteristics of the catalyst according to the present invention as described above. can get. In addition, since deterioration is less likely to occur compared to conventional combustion catalysts, it can be used stably over a long period of time.

なお、COガスセンサを用いて、実際にある環境のCOガス濃度を測定する場合、そのようなCOガスセンサは、COガスに対する応答速度が大きく、できるだけ速やかに測定結果を表示できるものであることが望ましい。従って、本発明による触媒をCOガスセンサの燃焼触媒として適用する場合、触媒の清浄度を高める処置を予め行っておくことが好ましい。これにより、触媒の活性がより一層向上し、COガスに対する応答速度を高めることができる。   When measuring the CO gas concentration in an actual environment using a CO gas sensor, it is desirable that such a CO gas sensor has a high response speed to the CO gas and can display the measurement result as quickly as possible. . Therefore, when the catalyst according to the present invention is applied as a combustion catalyst for a CO gas sensor, it is preferable to take measures to increase the cleanliness of the catalyst in advance. Thereby, the activity of the catalyst is further improved, and the response speed to the CO gas can be increased.

例えば、触媒に対して以下のような熱処理(以下、「予備熱処理」ともいう)を行うことにより、触媒表面に付着残留している酸化物、炭化物等の不純物を除去し、触媒の清浄度を高めることができる。   For example, the catalyst is subjected to the following heat treatment (hereinafter, also referred to as “preliminary heat treatment”) to remove impurities such as oxides and carbides remaining on the catalyst surface, thereby improving the cleanliness of the catalyst. Can be increased.

「予備熱処理」は、水素と酸素を含む雰囲気で行われる。水素と酸素の両方を含む雰囲気で処理を行うことにより、触媒表面に不純物として存在する炭化物等を燃焼除去させることができる。   “Preliminary heat treatment” is performed in an atmosphere containing hydrogen and oxygen. By performing the treatment in an atmosphere containing both hydrogen and oxygen, it is possible to burn and remove carbides and the like present as impurities on the catalyst surface.

雰囲気中の酸素の濃度は、特に限られないが、例えば1vol%〜99vol%の範囲である。例えば、空気を雰囲気ガスとして使用する場合、酸素の濃度は、約21vol%となる。一方、雰囲気中の水素の濃度は、空気を雰囲気ガスとして使用する場合、4vol%未満(例えば1vol%)である必要がある。水素の爆発下限界は、空気中で4vol%であるため、水素の濃度を4vol%よりも高くすると、安全上問題がある。なお、大気雰囲気とは異なる、ある濃度の酸素を含む雰囲気を選定する場合、水素の濃度は、その雰囲気に含まれる酸素体積に対して、1/5未満とする必要がある。   The concentration of oxygen in the atmosphere is not particularly limited, but is, for example, in the range of 1 vol% to 99 vol%. For example, when air is used as the atmospheric gas, the oxygen concentration is about 21 vol%. On the other hand, the concentration of hydrogen in the atmosphere needs to be less than 4 vol% (for example, 1 vol%) when air is used as the atmospheric gas. Since the lower explosion limit of hydrogen is 4 vol% in air, there is a safety problem if the hydrogen concentration is higher than 4 vol%. Note that when an atmosphere containing a certain concentration of oxygen, which is different from the air atmosphere, is selected, the concentration of hydrogen needs to be less than 1/5 of the oxygen volume contained in the atmosphere.

通常の場合、予備熱処理は、150℃〜250℃程度の温度で、本発明による触媒を所定の時間保持することにより行われる。予備熱処理の時間は、例えば10分〜24時間の範囲であり、例えば1時間である。   Usually, the preliminary heat treatment is performed by holding the catalyst according to the present invention for a predetermined time at a temperature of about 150 ° C to 250 ° C. The time for the preliminary heat treatment is, for example, in the range of 10 minutes to 24 hours, for example, 1 hour.

なお、このような予備熱処理は、触媒の状態で実施しても良いが、該触媒をCOガスセンサに適用してから、(例えばCOガスセンサの使用直前等に)実施しても良いことは当業者には明らかである。   Such a preliminary heat treatment may be carried out in the state of a catalyst, but it will be understood by those skilled in the art that the catalyst may be carried out after applying the catalyst to a CO gas sensor (for example, immediately before using the CO gas sensor). Is obvious.

以下、本発明による実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

(実施例1)
本発明による金−酸化物触媒を用いてCOガスセンササンプルを作製し、その一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性(選択性)を評価した。
Example 1
A CO gas sensor sample was prepared using the gold-oxide catalyst according to the present invention, and its detection characteristic (selectivity) for carbon monoxide (CO) gas was evaluated.

(金−酸化物触媒の調製)
以下の方法により、10wt%金−酸化コバルトからなる触媒を調製した。
(Preparation of gold-oxide catalyst)
A catalyst composed of 10 wt% gold-cobalt oxide was prepared by the following method.

まず、平均粒径3nmの金粒子を含む金コロイド溶液(メルカプトこはく酸タイプ:金含有量2wt%)2.75gを容器に入れ、溶液を撹拌した状態で、この溶液中に、酸化コバルトの粉末(平均粒径15nm)を0.5g添加した。さらに、この溶液中に蒸留水を10ml添加した。この混合溶液を70℃に保持し、180rpm〜3000rpmの回転速度で撹拌し、水分を蒸発させた。なおこの間、容器の壁に付着した水滴は、適宜拭き取った。また蒸発の間、pH試験紙を用いて混合溶液のpHを適宜モニタリングし、混合溶液のpHを7前後に維持した。(このため必要に応じて、1Nの水酸化ナトリウム溶液、または1Nのアンモニア溶液を混合溶液に添加した。)
混合溶液の水分がほぼ蒸発した後、容器を100℃に設定した乾燥器に入れ、30分以上保持し、容器内の凝固物を完全に乾燥させた。その後、この凝固物を容器から回収し、これをマッフル炉に入れ、300℃で2時間大気保持し、焼成した。この処理により、10wt%金−酸化コバルトからなる触媒の粉末が得られた。
First, 2.75 g of a colloidal gold solution containing gold particles having an average particle diameter of 3 nm (mercaptosuccinic acid type: gold content 2 wt%) is placed in a container, and the solution is stirred. 0.5 g (average particle size 15 nm) was added. Furthermore, 10 ml of distilled water was added to this solution. This mixed solution was kept at 70 ° C. and stirred at a rotational speed of 180 rpm to 3000 rpm to evaporate water. During this period, water droplets adhering to the container wall were wiped off as appropriate. During the evaporation, the pH of the mixed solution was appropriately monitored using a pH test paper, and the pH of the mixed solution was maintained at around 7. (For this reason, 1N sodium hydroxide solution or 1N ammonia solution was added to the mixed solution as necessary.)
After the water of the mixed solution was almost evaporated, the container was placed in a drier set at 100 ° C. and held for 30 minutes or more to completely dry the coagulum in the container. Thereafter, the solidified product was recovered from the container, put in a muffle furnace, kept at 300 ° C. for 2 hours in the atmosphere, and fired. By this treatment, a catalyst powder composed of 10 wt% gold-cobalt oxide was obtained.

X線回折装置(RINT2100、(株)リガク製)を用いて、得られた触媒粉末のXRD分析を行った。得られた回折ピーク結果から、以下のシェラー(Scherrer)の式を用いて、金の粒径を算出した。

d=kα/βcosθ 式(1)

ここで、dは、結晶粒径であり、λはX線の波長、βは半値幅、θは回折角である。また、kは、定数でk=0.9である。
XRD analysis of the obtained catalyst powder was performed using an X-ray diffractometer (RINT2100, manufactured by Rigaku Corporation). From the obtained diffraction peak results, the particle size of gold was calculated using the following Scherrer equation.

d = kα / βcos θ Formula (1)

Here, d is the crystal grain size, λ is the X-ray wavelength, β is the half width, and θ is the diffraction angle. K is a constant and k = 0.9.

式(1)から、金の粒径は、15nm程度と見積もられた。   From equation (1), the particle size of gold was estimated to be about 15 nm.

(ペーストの調製)
テルピネオールにエチルセルロースを10wt%添加して作製した分散媒体と、前述の方法で調製した触媒粉末とを混合して、ペーストを調製した。分散媒体と触媒の混合重量比は、2:1とした。
(Preparation of paste)
A dispersion medium prepared by adding 10 wt% of ethyl cellulose to terpineol was mixed with the catalyst powder prepared by the method described above to prepare a paste. The mixing weight ratio of the dispersion medium and the catalyst was 2: 1.

(COガスセンササンプルの作製)
まず、注射器を用いて、前述のペーストを熱電デバイス(基板のサイズ:縦4mm×横4mm)上に塗布した(塗布量0.003μL)。次に、この熱電デバイスをマッフル炉に入れ、400℃で2時間保持した。これにより、COガスセンササンプル(以下、「実施例1に係るサンプル」と称する)が得られた。
(Production of CO gas sensor sample)
First, the paste was applied onto a thermoelectric device (substrate size: 4 mm long × 4 mm wide) using a syringe (amount applied: 0.003 μL). Next, this thermoelectric device was placed in a muffle furnace and held at 400 ° C. for 2 hours. As a result, a CO gas sensor sample (hereinafter referred to as “sample according to Example 1”) was obtained.

なお、熱電デバイスの構成は、表1に示した通りである。   The configuration of the thermoelectric device is as shown in Table 1.

(サンプルの特性評価)
前述の方法で作製した実施例1に係るサンプルを用いて、その一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性を評価した。評価は、以下のようにして行った。
(Sample characterization)
Using the sample according to Example 1 manufactured by the above-described method, its detection characteristics with respect to carbon monoxide (CO) gas were evaluated. Evaluation was performed as follows.

空気が充填されたガスタンクAと、1vol%の一酸化炭素(CO)を含む乾燥空気ガス(以下、「混合ガス1」と称する)が充填されたガスタンクBと、1vol%の水素を含む乾燥空気ガス(以下、「混合ガス2」と称する)が充填されたガスタンクCと、1vol%の一酸化炭素(CO)および1vol%の水素を含む乾燥空気ガス(以下、「混合ガス3」と称する)が充填されたガスタンクDとを準備する。   Gas tank A filled with air, gas tank B filled with dry air gas containing 1 vol% carbon monoxide (CO) (hereinafter referred to as “mixed gas 1”), and dry air containing 1 vol% hydrogen Gas tank C filled with gas (hereinafter referred to as “mixed gas 2”) and dry air gas containing 1 vol% carbon monoxide (CO) and 1 vol% hydrogen (hereinafter referred to as “mixed gas 3”) Is prepared.

まず、実施例1に係るサンプルを所定の温度(200℃〜240℃)まで昇温し、その温度に維持する。この状態で、ガスタンクAから、実施例1に係るサンプルに空気を供給し(流量200ccm)、サンプルから出力される電圧値の測定を開始する。出力電圧がほぼ0(ゼロ)であることが確認された後(おおよそ混合ガスの供給から約40秒後)、ガスタンクAからの空気供給を停止し、ガスタンクBから実施例1に係るサンプルに、混合ガス1を供給する。さらに、約200秒経過後に、ガスタンクBからサンプルへの混合ガス1の供給を停止し、再度ガスタンクAからサンプルに空気を供給する。この間のサンプルから得られる出力電圧の経時変化を測定する。   First, the sample according to Example 1 is heated to a predetermined temperature (200 ° C. to 240 ° C.) and maintained at that temperature. In this state, air is supplied from the gas tank A to the sample according to the first embodiment (flow rate 200 ccm), and measurement of the voltage value output from the sample is started. After confirming that the output voltage is almost 0 (approximately 40 seconds after the supply of the mixed gas), the air supply from the gas tank A is stopped, and the sample according to the first embodiment is supplied from the gas tank B. A mixed gas 1 is supplied. Further, after about 200 seconds, the supply of the mixed gas 1 from the gas tank B to the sample is stopped, and air is supplied from the gas tank A to the sample again. The change with time of the output voltage obtained from the sample during this period is measured.

同様の測定を、混合ガス2、3についても実施し、実施例1に係るサンプルにおける、それぞれの供給ガスに対する検出特性を評価した。   The same measurement was performed for the mixed gases 2 and 3, and the detection characteristics for the respective supply gases in the sample according to Example 1 were evaluated.

図5〜7には、測定結果を示す。各図において、横軸は、経過時間であり、縦軸は、サンプルからの出力電圧である。また図5は、混合ガス1(1vol%CO+乾燥空気)において得られた結果であり、図6は、混合ガス2(1vol%水素+乾燥空気)において得られた結果であり、図7は、混合ガス3(1vol%CO+1vol%水素+乾燥空気)において得られた結果である。   5 to 7 show the measurement results. In each figure, the horizontal axis is the elapsed time, and the vertical axis is the output voltage from the sample. FIG. 5 shows the results obtained with the mixed gas 1 (1 vol% CO + dry air), FIG. 6 shows the results obtained with the mixed gas 2 (1 vol% hydrogen + dry air), and FIG. It is the result obtained in the mixed gas 3 (1 vol% CO + 1 vol% hydrogen + dry air).

図5から、200℃〜240℃の各温度において、混合ガス1を供給した期間(約30秒〜約200秒)の間、ほぼ一定の出力電圧が得られていることがわかる。特に、サンプルの温度が240℃の場合、出力される電圧は、約2390mVに達した。一方、混合ガス2の場合は、図6に示すように、いずれの温度においても、サンプルからの出力電圧は、極めて小さく、最大でも0.5mV程度であった(温度240℃の場合)。また一酸化炭素と水素の両方を含む混合ガス3の場合、サンプルから出力される電圧は、図7に示すように、混合ガス1において得られた出力電圧(すなわち図5に示す出力電圧)とほぼ等しくなった。   From FIG. 5, it can be seen that at each temperature of 200 ° C. to 240 ° C., a substantially constant output voltage is obtained during the period (about 30 seconds to about 200 seconds) in which the mixed gas 1 is supplied. In particular, when the temperature of the sample was 240 ° C., the output voltage reached about 2390 mV. On the other hand, in the case of the mixed gas 2, as shown in FIG. 6, at any temperature, the output voltage from the sample was extremely small and about 0.5 mV at the maximum (when the temperature was 240 ° C.). In the case of the mixed gas 3 containing both carbon monoxide and hydrogen, the voltage output from the sample is the output voltage obtained in the mixed gas 1 (that is, the output voltage shown in FIG. 5), as shown in FIG. Almost equal.

表2には、各温度における、混合ガス1で得られた出力電圧V1(図5のプラトー部の値)と、混合ガス2で得られた出力電圧V2(図6のプラトー部の値)と、両者の比V1/V2とを示す。   Table 2 shows the output voltage V1 (the value of the plateau part in FIG. 5) obtained with the mixed gas 1 and the output voltage V2 (the value of the plateau part in FIG. 6) obtained with the mixed gas 2 at each temperature. The ratio V1 / V2 of both is shown.

これらの結果から、200℃〜240℃の範囲のいずれの温度においても、比V1/V2は、4.2〜12.6の範囲となっており、実施例1に係るサンプルでは、COガスに対して、高い選択性を有することがわかる。   From these results, at any temperature in the range of 200 ° C. to 240 ° C., the ratio V1 / V2 is in the range of 4.2 to 12.6, and in the sample according to Example 1, the CO gas On the other hand, it turns out that it has high selectivity.

(実施例2)
本発明による金−酸化物触媒を用いてCOガスセンササンプルを作製し、その一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性を評価した。
(Example 2)
A CO gas sensor sample was prepared using the gold-oxide catalyst according to the present invention, and its detection characteristic for carbon monoxide (CO) gas was evaluated.

以下の方法により、20wt%金−酸化コバルトからなる触媒を調製した。   A catalyst composed of 20 wt% gold-cobalt oxide was prepared by the following method.

まず、平均粒径3nmの金粒子を含む金コロイド溶液(メルカプトこはく酸タイプ:金含有量2wt%)6.25gを容器に入れ、溶液を撹拌した状態で、この溶液中に、酸化コバルトの粉末(平均粒径15nm)を0.5g添加した。さらに、この溶液中に蒸留水を10ml添加した。この混合溶液を70℃に保持し、180rpm〜3000rpmの回転速度で撹拌し、水分を蒸発させた。なおこの間、容器の壁に付着した水滴は、適宜拭き取った。また蒸発の間、pH試験紙を用いて混合溶液のpHを適宜モニタリングし、混合溶液のpHを7前後に維持した。(このため必要に応じて、1Nの水酸化ナトリウム溶液、または1Nのアンモニア溶液を混合溶液に添加した。)   First, 6.25 g of a gold colloid solution (mercaptosuccinic acid type: gold content 2 wt%) containing gold particles having an average particle diameter of 3 nm is placed in a container, and the solution is stirred. 0.5 g (average particle size 15 nm) was added. Furthermore, 10 ml of distilled water was added to this solution. This mixed solution was kept at 70 ° C. and stirred at a rotational speed of 180 rpm to 3000 rpm to evaporate water. During this period, water droplets adhering to the container wall were wiped off as appropriate. During the evaporation, the pH of the mixed solution was appropriately monitored using a pH test paper, and the pH of the mixed solution was maintained at around 7. (For this reason, 1N sodium hydroxide solution or 1N ammonia solution was added to the mixed solution as necessary.)

混合溶液の水分がほぼ蒸発した後、容器を100℃に設定した乾燥器に入れ、30分以上保持し、容器内の凝固物を完全に乾燥させた。その後、この凝固物を容器から回収し、これをマッフル炉に入れ、300℃で2時間大気保持し、焼成した。この処理により、20wt%金−酸化コバルトからなる触媒の粉末が得られた。   After the water of the mixed solution was almost evaporated, the container was placed in a drier set at 100 ° C. and held for 30 minutes or more to completely dry the coagulum in the container. Thereafter, the solidified product was recovered from the container, put in a muffle furnace, kept at 300 ° C. for 2 hours in the atmosphere, and fired. By this treatment, a catalyst powder composed of 20 wt% gold-cobalt oxide was obtained.

X線回折装置(RINT2100、(株)リガク製)を用いて、得られた触媒粉末のXRD分析を行った。得られた回折ピーク結果から、前述のシェラー(Scherrer)の式を用いて、金の粒径を算出したところ、金の粒径は、18nm程度と見積もられた。   The obtained catalyst powder was subjected to XRD analysis using an X-ray diffractometer (RINT2100, manufactured by Rigaku Corporation). From the obtained diffraction peak result, the particle size of gold was calculated using the Scherrer equation described above, and the particle size of gold was estimated to be about 18 nm.

(ペーストの調製)
テルピネオールにエチルセルロースを10wt%添加して作製した分散媒体と、前述の方法で調製した20wt%金−酸化コバルト触媒粉末とを混合して、ペーストを調製した。分散媒体と触媒の混合重量比は、2:1とした。
(Preparation of paste)
A dispersion medium prepared by adding 10 wt% of ethyl cellulose to terpineol and a 20 wt% gold-cobalt oxide catalyst powder prepared by the above-described method were mixed to prepare a paste. The mixing weight ratio of the dispersion medium and the catalyst was 2: 1.

(COガスセンササンプルの作製)
まず、注射器を用いて、前述のペーストを実施例1と同じ構成の熱電デバイス上に塗布した(塗布量0.003μL)。次に、この熱電デバイスをマッフル炉に入れ、300℃で2時間保持した。これにより、COガスセンササンプル(以下、「実施例2に係るサンプル」と称する)が得られた。
(Production of CO gas sensor sample)
First, the above-described paste was applied onto a thermoelectric device having the same configuration as that of Example 1 using a syringe (amount applied: 0.003 μL). Next, this thermoelectric device was placed in a muffle furnace and held at 300 ° C. for 2 hours. As a result, a CO gas sensor sample (hereinafter referred to as “sample according to Example 2”) was obtained.

(サンプルの特性評価)
作製した実施例2に係るサンプルを用いて、前述の実施例1の場合と同様の評価を行い、サンプルの一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性(選択性)を評価した。
(Sample characterization)
Using the produced sample according to Example 2, the same evaluation as in Example 1 was performed, and the detection characteristics (selectivity) of the sample with respect to carbon monoxide (CO) gas were evaluated.

図8〜10には、測定結果を示す。各図において、横軸は、経過時間であり、縦軸は、サンプルから出力された電圧値である。また図8は、混合ガス1(1vol%CO+乾燥空気)において得られた結果であり、図9は、混合ガス2(1vol%水素+乾燥空気)において得られた結果であり、図10は、混合ガス3(1vol%CO+1vol%水素+乾燥空気)において得られた結果である。   8 to 10 show the measurement results. In each figure, the horizontal axis is the elapsed time, and the vertical axis is the voltage value output from the sample. FIG. 8 shows the results obtained with the mixed gas 1 (1 vol% CO + dry air), FIG. 9 shows the results obtained with the mixed gas 2 (1 vol% hydrogen + dry air), and FIG. It is the result obtained in the mixed gas 3 (1 vol% CO + 1 vol% hydrogen + dry air).

図8から、200℃〜240℃の各温度において、混合ガス1を供給した期間(約30秒〜約200秒の間)、ほぼ一定の出力電圧が得られていることがわかる。特に、サンプルの温度が240℃の場合、出力される電圧は、約3310mVに達した。一方、混合ガス2の場合は、図9に示すように、いずれの温度においても、サンプルからの出力電圧は、極めて小さく、最大でも0.5mV未満であった(温度240℃の場合)。また一酸化炭素と水素の両方を含む混合ガス3の場合、サンプルから出力される電圧は、図10に示すように、混合ガス1において得られた出力電圧(すなわち図5に示す出力電圧)とほぼ等しくなった。   From FIG. 8, it can be seen that, at each temperature of 200 ° C. to 240 ° C., a substantially constant output voltage is obtained during the period of supplying the mixed gas 1 (between about 30 seconds and about 200 seconds). In particular, when the temperature of the sample was 240 ° C., the output voltage reached about 3310 mV. On the other hand, in the case of the mixed gas 2, as shown in FIG. 9, the output voltage from the sample was extremely small at any temperature and was less than 0.5 mV at the maximum (when the temperature was 240 ° C.). In the case of the mixed gas 3 containing both carbon monoxide and hydrogen, as shown in FIG. 10, the voltage output from the sample is the output voltage obtained in the mixed gas 1 (ie, the output voltage shown in FIG. 5). Almost equal.

表3には、各温度における、混合ガス1で得られた出力電圧V1(図8のプラトー部の値)と、混合ガス2で得られた出力電圧V2(図9のプラトー部の値)と、両者の比V1/V2とを示す。   Table 3 shows the output voltage V1 (the value of the plateau part in FIG. 8) obtained with the mixed gas 1 and the output voltage V2 (the value of the plateau part in FIG. 9) obtained with the mixed gas 2 at each temperature. The ratio V1 / V2 of both is shown.

これらの結果から、200℃〜240℃の範囲のいずれの温度においても、比V1/V2は、8.5〜9.7の範囲となっており、実施例2に係るサンプルは、一酸化炭素(CO)ガスに対して高い選択性を有することがわかる。   From these results, the ratio V1 / V2 is in the range of 8.5 to 9.7 at any temperature in the range of 200 ° C. to 240 ° C., and the sample according to Example 2 is carbon monoxide. It can be seen that it has high selectivity for (CO) gas.

(比較例1)
従来の金−酸化物触媒を用いてCOガスセンササンプルを作製し、その一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性を評価した。
(Comparative Example 1)
A CO gas sensor sample was prepared using a conventional gold-oxide catalyst, and its detection characteristics for carbon monoxide (CO) gas were evaluated.

以下の方法により、3wt%金−酸化チタンからなる触媒を調製した。   A catalyst composed of 3 wt% gold-titanium oxide was prepared by the following method.

まず、蒸留水400mlを容器に入れ、この中に、塩化金(III)酸4水和物を0.125g添加し、ホットスターラーを用いて温度70℃、回転速度100rpmで加熱撹拌しながら溶解した。さらに、この混合溶液を70℃に保持し、100rpmで撹拌した状態のまま、pH試験紙を用いて混合溶液のpHをモニタリングし、混合溶液のpHを7前後に調整した。pHの調整には、1Nの水酸化ナトリウム溶液を使用した。混合溶液のpHが7になってから、混合溶液を1時間程度保持した後、酸化チタンを2g添加し、250rpmで撹拌した。さらに、この混合溶液を、70℃、250rpmで1時間加熱撹拌した後、加熱撹拌を止め、室温まで放冷した。   First, 400 ml of distilled water was put in a container, and 0.125 g of gold chloride (III) acid tetrahydrate was added thereto, and dissolved by heating and stirring at a temperature of 70 ° C. and a rotation speed of 100 rpm using a hot stirrer. . Further, while maintaining the mixed solution at 70 ° C. and stirring at 100 rpm, the pH of the mixed solution was monitored using a pH test paper, and the pH of the mixed solution was adjusted to around 7. A 1N sodium hydroxide solution was used to adjust the pH. After the pH of the mixed solution reached 7, after holding the mixed solution for about 1 hour, 2 g of titanium oxide was added and stirred at 250 rpm. Further, the mixed solution was heated and stirred at 70 ° C. and 250 rpm for 1 hour, and then the heating and stirring was stopped and the mixture was allowed to cool to room temperature.

室温の混合溶液を6000rpmで10分間、遠心分離器で処理した後、混合溶液から上澄み溶液を分離した。残った固形分に蒸留水を加えて、再度、この溶液のpHをモニタリングし、溶液のpHを7前後に調整した。さらに溶液を6000rpmで10分間、遠心分離器で処理した後、溶液から上澄み溶液を分離した。この操作を、固形分に蒸留水を加えたときの溶液のpHが、約7.0になるまで繰り返した。   The mixed solution at room temperature was treated with a centrifuge at 6000 rpm for 10 minutes, and then the supernatant solution was separated from the mixed solution. Distilled water was added to the remaining solid, and the pH of this solution was monitored again, and the pH of the solution was adjusted to around 7. The solution was further treated with a centrifuge at 6000 rpm for 10 minutes, and then the supernatant solution was separated from the solution. This operation was repeated until the pH of the solution when distilled water was added to the solid content was about 7.0.

次に、凝固物を回収し、これを100℃に設定した乾燥機に入れ、12時間以上保持することにより、凝固物を完全に乾燥させた。その後、この凝固物を、容器から取り出し、これをマッフル炉に入れ、400℃で4時間保持した。この処理により、3wt%金−酸化チタンからなる触媒の粉末が得られた。   Next, the coagulated product was collected, put into a drier set at 100 ° C., and held for 12 hours or more to completely dry the coagulated product. Thereafter, the solidified product was taken out from the container, put in a muffle furnace, and kept at 400 ° C. for 4 hours. By this treatment, a catalyst powder composed of 3 wt% gold-titanium oxide was obtained.

(ペーストの調整)
テルピネオールにエチルセルロースを10wt%添加して作製した分散媒体と、前述の方法で調製した3wt%金−酸化チタン触媒の粉末とを混合して、ペーストを調製した。分散媒体と、触媒粉末の重量混合比は、4:1とした。
(Paste adjustment)
A dispersion medium prepared by adding 10 wt% of ethyl cellulose to terpineol and 3 wt% gold-titanium oxide catalyst powder prepared by the above-described method were mixed to prepare a paste. The weight mixing ratio of the dispersion medium and the catalyst powder was 4: 1.

(COガスセンササンプルの作製)
まず、注射器を用いて、前述のペーストを実施例1と同じ構成の熱電デバイス上に塗布した(塗布量0.003μL)。次に、この熱電デバイスをマッフル炉に入れ、300℃で2時間保持した。これにより、COガスセンササンプル(以下、「比較例1に係るサンプル」と称する)が得られた。
(Production of CO gas sensor sample)
First, the above-described paste was applied onto a thermoelectric device having the same configuration as that of Example 1 using a syringe (amount applied: 0.003 μL). Next, this thermoelectric device was placed in a muffle furnace and held at 300 ° C. for 2 hours. As a result, a CO gas sensor sample (hereinafter referred to as “sample according to Comparative Example 1”) was obtained.

(サンプルの特性評価)
作製した比較例1に係るサンプルを用いて、前述の実施例1の場合と同様の評価を行い、サンプルの一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性(選択性)を評価した。
(Sample characterization)
Using the produced sample according to Comparative Example 1, the same evaluation as in Example 1 was performed, and the detection characteristic (selectivity) of the sample with respect to carbon monoxide (CO) gas was evaluated.

表4には、150℃および200℃における、混合ガス1で得られた出力電圧V1(プラトー部の値)と、混合ガス2で得られた出力電圧V2(プラトー部の値)と、両者の比V1/V2とを示す。   Table 4 shows the output voltage V1 (plateau value) obtained with the mixed gas 1 and the output voltage V2 (plateau value) obtained with the mixed gas 2 at 150 ° C. and 200 ° C. The ratio V1 / V2 is shown.

これらの結果から、いずれの温度においても、比V1/V2は、1.7〜1.8の範囲となっており、比較例1に係るサンプルは、一酸化炭素(CO)ガスに対して良好な選択性を示さないことがわかった。   From these results, at any temperature, the ratio V1 / V2 is in the range of 1.7 to 1.8, and the sample according to Comparative Example 1 is good against carbon monoxide (CO) gas. It was found that the selectivity was not shown.

(比較例2)
実施例2と同様の方法により、COガスセンササンプル(以下、「比較例2に係るサンプル」と称する)を作製し、その一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性を評価した。ただし、この比較例2では、COガスセンササンプルに使用する触媒には、以下の方法により調製した40wt%金−酸化コバルトからなる触媒を使用した。
(Comparative Example 2)
A CO gas sensor sample (hereinafter referred to as “sample according to Comparative Example 2”) was prepared by the same method as in Example 2, and its detection characteristics for carbon monoxide (CO) gas were evaluated. However, in Comparative Example 2, a catalyst composed of 40 wt% gold-cobalt oxide prepared by the following method was used as the catalyst used for the CO gas sensor sample.

まず、平均粒径3nmの金粒子を含む金コロイド溶液(メルカプトこはく酸タイプ:金含有量2wt%)20gを容器に入れ、溶液を撹拌した状態で、この溶液中に、酸化コバルトの粉末(平均粒径15nm)を0.6g添加した。さらに、この溶液中に蒸留水を10ml添加した。この混合溶液を70℃に保持し、180rpm〜3000rpmの回転速度で撹拌し、水分を蒸発させた。なおこの間、容器の壁に付着した水滴は、適宜拭き取った。また蒸発の間、pH試験紙を用いて混合溶液のpHを適宜モニタリングし、混合溶液のpHを7前後に維持した。(このため必要に応じて、1Nの水酸化ナトリウム溶液、または1Nのアンモニア溶液を混合溶液に添加した。)   First, 20 g of a gold colloid solution (mercapto succinic acid type: gold content 2 wt%) containing gold particles having an average particle diameter of 3 nm is put in a container, and the solution is stirred. 0.6 g of a particle size of 15 nm) was added. Furthermore, 10 ml of distilled water was added to this solution. This mixed solution was kept at 70 ° C. and stirred at a rotational speed of 180 rpm to 3000 rpm to evaporate water. During this period, water droplets adhering to the container wall were wiped off as appropriate. During the evaporation, the pH of the mixed solution was appropriately monitored using a pH test paper, and the pH of the mixed solution was maintained at around 7. (For this reason, 1N sodium hydroxide solution or 1N ammonia solution was added to the mixed solution as necessary.)

混合溶液の水分がほぼ蒸発した後、容器を100℃に設定した乾燥器に入れ、30分以上保持し、容器内の凝固物を完全に乾燥させた。その後、この凝固物を容器から回収し、これをマッフル炉に入れ、300℃で2時間大気保持し、焼成した。この処理により、40wt%金−酸化コバルトからなる触媒の粉末が得られた。   After the water of the mixed solution was almost evaporated, the container was placed in a drier set at 100 ° C. and held for 30 minutes or more to completely dry the coagulum in the container. Thereafter, the solidified product was recovered from the container, put in a muffle furnace, kept at 300 ° C. for 2 hours in the atmosphere, and fired. By this treatment, a catalyst powder composed of 40 wt% gold-cobalt oxide was obtained.

X線回折装置(RINT2100、(株)リガク製)を用いて、得られた触媒粉末のXRD分析を行った。得られた回折ピーク結果から、前述のシェラー(Scherrer)の式を用いて、金の粒径を算出したところ、金の粒径は、35nm程度と見積もられた。   XRD analysis of the obtained catalyst powder was performed using an X-ray diffractometer (RINT2100, manufactured by Rigaku Corporation). From the obtained diffraction peak result, the particle size of gold was calculated using the Scherrer equation described above, and the particle size of gold was estimated to be about 35 nm.

なお、比較例2に係るサンプルにおいて、その他の製作条件(ペーストの調製条件、熱電デバイスへのペーストの設置条件等)は、実施例2の場合と同様である。   In the sample according to Comparative Example 2, other production conditions (paste preparation conditions, paste installation conditions on the thermoelectric device, etc.) are the same as in Example 2.

(サンプルの特性評価)
作製した比較例2に係るサンプルを用いて、前述の実施例1の場合と同様の評価を行い、サンプルの一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性(選択性)を評価した。
(Sample characterization)
Using the produced sample according to Comparative Example 2, the same evaluation as in Example 1 was performed, and the detection characteristics (selectivity) of the sample with respect to carbon monoxide (CO) gas were evaluated.

表5には、200℃および240℃における、混合ガス1で得られた出力電圧V1(プラトー部の値)と、混合ガス2で得られた出力電圧V2(プラトー部の値)と、両者の比V1/V2とを示す。   Table 5 shows the output voltage V1 (plateau value) obtained with the mixed gas 1 and the output voltage V2 (plateau value) obtained with the mixed gas 2 at 200 ° C. and 240 ° C. The ratio V1 / V2 is shown.

これらの結果から、比V1/V2は、0.6〜4.0の範囲となっており、比較例2に係るサンプルは、一酸化炭素(CO)ガスに対して良好な選択性を示さないことがわかった。   From these results, the ratio V1 / V2 is in the range of 0.6 to 4.0, and the sample according to Comparative Example 2 does not show good selectivity for carbon monoxide (CO) gas. I understood it.

(実施例3)
以下の方法により、30wt%金−酸化コバルトからなる触媒を調製した。
(Example 3)
A catalyst composed of 30 wt% gold-cobalt oxide was prepared by the following method.

まず、平均粒径3nmの金粒子を含む金コロイド溶液(メルカプトこはく酸タイプ:金含有量2wt%)10.71gを容器に入れ、溶液を撹拌した状態で、この溶液中に、酸化コバルトの粉末(平均粒径15nm)を0.5g添加した。さらに、この溶液中に蒸留水を10ml添加した。この混合溶液を70℃に保持し、180rpm〜3000rpmの回転速度で撹拌し、水分を蒸発させた。なおこの間、容器の壁に付着した水滴は、適宜拭き取った。また蒸発の間、pH試験紙を用いて混合溶液のpHを適宜モニタリングし、混合溶液のpHを7前後に維持した。(このため必要に応じて、1Nの水酸化ナトリウム溶液、または1Nのアンモニア溶液を混合溶液に添加した。)
混合溶液の水分がほぼ蒸発した後、容器を100℃に設定した乾燥器に入れ、30分以上保持し、容器内の凝固物を完全に乾燥させた。その後、この凝固物を容器から回収し、これをマッフル炉に入れ、300℃で2時間大気保持し、焼成した。この処理により、30wt%金−酸化コバルトからなる触媒の粉末が得られた。
First, 10.71 g of a gold colloid solution (mercapto succinic acid type: gold content 2 wt%) containing gold particles having an average particle diameter of 3 nm is put in a container, and the solution is stirred. 0.5 g (average particle size 15 nm) was added. Furthermore, 10 ml of distilled water was added to this solution. This mixed solution was kept at 70 ° C. and stirred at a rotational speed of 180 rpm to 3000 rpm to evaporate water. During this period, water droplets adhering to the container wall were wiped off as appropriate. During the evaporation, the pH of the mixed solution was appropriately monitored using a pH test paper, and the pH of the mixed solution was maintained at around 7. (For this reason, 1N sodium hydroxide solution or 1N ammonia solution was added to the mixed solution as necessary.)
After the water of the mixed solution was almost evaporated, the container was placed in a drier set at 100 ° C. and held for 30 minutes or more to completely dry the coagulum in the container. Thereafter, the solidified product was recovered from the container, put in a muffle furnace, kept at 300 ° C. for 2 hours in the atmosphere, and fired. By this treatment, a catalyst powder composed of 30 wt% gold-cobalt oxide was obtained.

次に、この触媒を用いて、前述の実施例2と同様の方法により、ペーストを調製し、さらにCOガスセンササンプルを作製した(以下、「実施例3に係るサンプル」と称する)。   Next, using this catalyst, a paste was prepared by the same method as in Example 2 described above, and a CO gas sensor sample was produced (hereinafter referred to as “sample according to Example 3”).

作製した実施例3に係るサンプルを用いて、前述の実施例1の場合と同様の評価を行い、サンプルの一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性(選択性)を評価した。   Using the produced sample according to Example 3, the same evaluation as in Example 1 was performed, and the detection characteristics (selectivity) of the sample with respect to carbon monoxide (CO) gas were evaluated.

表6には、各温度における、混合ガス1で得られた出力電圧V1(プラトー部の値)と、混合ガス2で得られた出力電圧V2(プラトー部の値)と、両者の比V1/V2とを示す。   Table 6 shows the output voltage V1 (the value of the plateau part) obtained with the mixed gas 1 and the output voltage V2 (the value of the plateau part) obtained with the mixed gas 2 at each temperature, and the ratio V1 / V2.

これらの結果から、200℃〜240℃の範囲のいずれの温度においても、比V1/V2は、5.9〜6.5の範囲となっており、実施例3に係るサンプルは、一酸化炭素(CO)ガスに対して高い選択性を有することがわかる。   From these results, the ratio V1 / V2 is in the range of 5.9 to 6.5 at any temperature in the range of 200 ° C. to 240 ° C., and the sample according to Example 3 is carbon monoxide. It can be seen that it has high selectivity for (CO) gas.

(比較例3)
実施例2と同様の方法により、COガスセンササンプル(以下、「比較例3に係るサンプル」と称する)を作製し、その一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性を評価した。ただし、この比較例3では、COガスセンササンプルに使用する触媒には、以下の方法により調製した3wt%金−酸化コバルトからなる触媒を使用した。
(Comparative Example 3)
A CO gas sensor sample (hereinafter referred to as “sample according to Comparative Example 3”) was prepared by the same method as in Example 2, and its detection characteristics for carbon monoxide (CO) gas were evaluated. However, in Comparative Example 3, a catalyst composed of 3 wt% gold-cobalt oxide prepared by the following method was used as the catalyst used for the CO gas sensor sample.

まず、平均粒径3nmの金粒子を含む金コロイド溶液(メルカプトこはく酸タイプ:金含有量2wt%)1.55gを容器に入れ、溶液を撹拌した状態で、この溶液中に、酸化コバルトの粉末(平均粒径15nm)を1.0g添加した。さらに、この溶液中に蒸留水を10ml添加した。この混合溶液を70℃に保持し、180rpm〜3000rpmの回転速度で撹拌し、水分を蒸発させた。なおこの間、容器の壁に付着した水滴は、適宜拭き取った。また蒸発の間、pH試験紙を用いて混合溶液のpHを適宜モニタリングし、混合溶液のpHを7前後に維持した。(このため必要に応じて、1Nの水酸化ナトリウム溶液、または1Nのアンモニア溶液を混合溶液に添加した。)   First, 1.55 g of a gold colloid solution containing gold particles having an average particle diameter of 3 nm (mercaptosuccinic acid type: gold content 2 wt%) is placed in a container, and the solution is stirred. 1.0 g (average particle size 15 nm) was added. Furthermore, 10 ml of distilled water was added to this solution. This mixed solution was kept at 70 ° C. and stirred at a rotational speed of 180 rpm to 3000 rpm to evaporate water. During this period, water droplets adhering to the container wall were wiped off as appropriate. During the evaporation, the pH of the mixed solution was appropriately monitored using a pH test paper, and the pH of the mixed solution was maintained at around 7. (For this reason, 1N sodium hydroxide solution or 1N ammonia solution was added to the mixed solution as necessary.)

混合溶液の水分がほぼ蒸発した後、容器を100℃に設定した乾燥器に入れ、30分以上保持し、容器内の凝固物を完全に乾燥させた。その後、この凝固物を容器から回収し、これをマッフル炉に入れ、300℃で2時間大気保持し、焼成した。この処理により、3wt%金−酸化コバルトからなる触媒の粉末が得られた。   After the water of the mixed solution was almost evaporated, the container was placed in a drier set at 100 ° C. and held for 30 minutes or more to completely dry the coagulum in the container. Thereafter, the solidified product was recovered from the container, put in a muffle furnace, kept at 300 ° C. for 2 hours in the atmosphere, and fired. By this treatment, a catalyst powder composed of 3 wt% gold-cobalt oxide was obtained.

X線回折装置(RINT2100、(株)リガク製)を用いて、得られた触媒粉末のXRD分析を行った。得られた回折ピーク結果から、前述のシェラー(Scherrer)の式を用いて、金の粒径を算出したところ、金の粒径は、10nm程度以下と見積もられた。   XRD analysis of the obtained catalyst powder was performed using an X-ray diffractometer (RINT2100, manufactured by Rigaku Corporation). From the obtained diffraction peak results, the gold particle size was calculated using the Scherrer equation described above, and the gold particle size was estimated to be about 10 nm or less.

次に、この触媒を用いて、前述の実施例2と同様の方法により、ペーストを調製し、さらにCOガスセンササンプルを作製した(以下、「比較例3に係るサンプル」と称する)。   Next, using this catalyst, a paste was prepared by the same method as in Example 2 described above, and a CO gas sensor sample was produced (hereinafter referred to as “sample according to Comparative Example 3”).

作製した比較例3に係るサンプルを用いて、前述の実施例1の場合と同様の評価を行い、サンプルの一酸化炭素(CO)ガスに対する検出特性(選択性)を評価した。ただし、ここでは、試験温度は、220℃および240℃とした。   Using the sample according to Comparative Example 3 that was produced, the same evaluation as in Example 1 was performed, and the detection characteristics (selectivity) of the sample with respect to carbon monoxide (CO) gas were evaluated. Here, however, the test temperatures were 220 ° C. and 240 ° C.

表7には、各温度における、混合ガス1で得られた出力電圧V1(プラトー部の値)と、混合ガス2で得られた出力電圧V2(プラトー部の値)と、両者の比V1/V2とを示す。   Table 7 shows the output voltage V1 (the value of the plateau part) obtained with the mixed gas 1 and the output voltage V2 (the value of the plateau part) obtained with the mixed gas 2 at each temperature, and the ratio V1 / V2.

これらの結果から、220℃、240℃の範囲のいずれの温度においても、比V1/V2は、2.7〜3.9の範囲となっており、比較例3に係るサンプルは、一酸化炭素(CO)ガスに対して良好な選択性を示さないことがわかる。   From these results, the ratio V1 / V2 is in the range of 2.7 to 3.9 at any temperature in the range of 220 ° C. and 240 ° C., and the sample according to Comparative Example 3 is carbon monoxide. It can be seen that good selectivity to (CO) gas is not exhibited.

(実施例4)
次に、COガスセンササンプルのCOに対する応答速度を検討した。
Example 4
Next, the response speed of the CO gas sensor sample to CO was examined.

まず、前述の実施例2の方法により製作したCOガスセンササンプルに対して、熱処理を実施した。熱処理雰囲気は、1vol%水素を含む空気雰囲気とした。また熱処理温度は、150℃、200℃、または250℃とし、熱処理時間(前述の各温度の保持時間)は、1時間とした。このような熱処理によって得られた各COガスセンササンプルをそれぞれ、サンプルA(150℃)、サンプルB(20℃)、およびサンプルC(250℃)と称する。   First, heat treatment was performed on the CO gas sensor sample manufactured by the method of Example 2 described above. The heat treatment atmosphere was an air atmosphere containing 1 vol% hydrogen. The heat treatment temperature was 150 ° C., 200 ° C., or 250 ° C., and the heat treatment time (the holding time of each temperature described above) was 1 hour. The CO gas sensor samples obtained by such heat treatment are referred to as Sample A (150 ° C.), Sample B (20 ° C.), and Sample C (250 ° C.), respectively.

熱処理後に得られた各COガスセンササンプルA〜Cを用いて、前述の実施例1の場合と同様の測定を行い、各サンプルA〜CのCOに対する応答速度を、熱処理を実施しないサンプル(すなわち実施例2に係るサンプル)の場合と比較評価した。   Using the CO gas sensor samples A to C obtained after the heat treatment, the same measurement as in Example 1 described above is performed, and the response speed of each sample A to C with respect to CO is determined as a sample not subjected to the heat treatment (that is, the implementation). The case of the sample according to Example 2 was compared and evaluated.

図11には、一例として、サンプルA(熱処理温度150℃)において、混合ガス1(1vol%CO+乾燥空気)中で得られた測定結果を示す。測定温度は、200℃、220℃および240℃である。   FIG. 11 shows, as an example, measurement results obtained in the mixed gas 1 (1 vol% CO + dry air) in the sample A (heat treatment temperature 150 ° C.). Measurement temperature is 200 degreeC, 220 degreeC, and 240 degreeC.

また、表8には、サンプルA〜C、および実施例2に係るサンプルに対する、混合ガス1(1vol%CO+乾燥空気)中での各測定温度(200℃、220℃および240℃)における応答速度をまとめて示す。応答速度は、「T90」および「T65」の2つの指標で表した。ここで、T90とは、出力電圧最大値(プラトー部の値)の90%の応答電圧に到達した時間を意味し、T65とは、出力電圧最大値(プラトー部の値)の65%の応答電圧に到達した時間を意味する。   Table 8 shows the response speed at each measurement temperature (200 ° C., 220 ° C. and 240 ° C.) in the mixed gas 1 (1 vol% CO + dry air) for the samples A to C and the sample according to Example 2. Are shown together. The response speed was represented by two indices “T90” and “T65”. Here, T90 means the time when the response voltage reaches 90% of the maximum output voltage value (plateau value), and T65 means 65% response of the maximum output voltage value (plateau value). It means the time when voltage is reached.

表8の結果から、熱処理を実施していない実施例2に係るサンプルでは、T65は、10〜11秒程度であるのに対して、サンプルA〜Cのいずれにおいても、T65は、2〜4秒の範囲となっていることがわかる。すなわち、COガスセンサ(正確にはCOガスセンサに含まれる触媒)に対して、150℃〜250℃の範囲で予め熱処理を実施することにより、熱処理を行わない場合に比べて、COガスに対する応答速度が向上することがわかった。   From the results of Table 8, in the sample according to Example 2 where heat treatment is not performed, T65 is about 10 to 11 seconds, whereas in any of Samples A to C, T65 is 2 to 4 It can be seen that it is in the second range. That is, by performing heat treatment on the CO gas sensor (precisely, the catalyst included in the CO gas sensor) in the range of 150 ° C. to 250 ° C. in advance, the response speed to CO gas is higher than when no heat treatment is performed. It turns out that it improves.

本発明は、一酸化炭素(CO)濃度を測定するCOガスセンサ等に適用することができる。   The present invention can be applied to a CO gas sensor or the like that measures carbon monoxide (CO) concentration.

400 COガスセンサ
413 支持膜
415 ヒータ
420 熱電膜
430 絶縁層
440 燃焼触媒。
400 CO gas sensor 413 Support film 415 Heater 420 Thermoelectric film 430 Insulating layer 440 Combustion catalyst.

Claims (6)

金粒子と金属酸化物粒子とを含むCOガスセンサ用の触媒であって、
前記金粒子は、全体重量に対して10wt%以上40wt%未満の量で含まれており、
前記金属酸化物粒子は、酸化コバルト、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化アルミニウム、および酸化珪素からなる群から選定された少なくとも一つの材料を含み、
当該触媒は、水素および酸素を含む雰囲気下、150℃〜250℃の範囲で予め熱処理されていることを特徴とするCOガスセンサ用の触媒。
The gold particles and the metal oxide particles to a catalyst for including CO gas sensor,
The gold particles are contained in an amount of 10 wt% or more and less than 40 wt% with respect to the total weight ,
The metal oxide particles include at least one material selected from the group consisting of cobalt oxide, titanium oxide, nickel oxide, iron oxide, aluminum oxide, and silicon oxide,
The catalyst for a CO gas sensor , wherein the catalyst is preheated in the range of 150 ° C. to 250 ° C. in an atmosphere containing hydrogen and oxygen .
前記金粒子は、10nm〜20nmの範囲の平均粒径を有することを特徴とする請求項1に記載のCOガスセンサ用の触媒。   The catalyst for a CO gas sensor according to claim 1, wherein the gold particles have an average particle diameter in the range of 10 nm to 20 nm. 前記金属酸化物粒子は、20nm〜100nmの範囲の平均粒径を有することを特徴とする請求項1または2に記載のCOガスセンサ用の触媒。   The catalyst for a CO gas sensor according to claim 1 or 2, wherein the metal oxide particles have an average particle diameter in a range of 20 nm to 100 nm. マトリクス媒体と、触媒とを含むペーストであって、
前記触媒は、請求項1乃至に記載のいずれか一つに記載の触媒であることを特徴とするペースト。
A paste comprising a matrix medium and a catalyst,
The said catalyst is a catalyst as described in any one of Claims 1 thru | or 3. The paste characterized by the above-mentioned.
前記マトリクス媒体は、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート、およびイソプロピルアルコールで構成された群から選定された少なくとも一つの溶媒と、エチルセルロース、アクリル樹脂、およびポリビニルアルコールで構成された群から選定された少なくとも一つの有機バインダとを含むことを特徴とする請求項に記載のペースト。 The matrix medium is at least one solvent selected from the group consisting of terpineol, butyl carbitol acetate, and isopropyl alcohol, and at least one selected from the group consisting of ethyl cellulose, acrylic resin, and polyvinyl alcohol. The paste according to claim 4 , further comprising an organic binder. 燃焼触媒が設置された検知部を備えるCOガスセンサであって、
前記燃焼触媒は、
金粒子と金属酸化物粒子とを含み、
前記金属酸化物粒子は、酸化コバルト、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化アルミニウム、および酸化珪素からなる群から選定された少なくとも一つの材料を含み、
前記金粒子は、全体重量に対して10wt%以上40wt%未満の量で含まれており、
前記燃焼触媒は、水素および酸素を含む雰囲気下、150℃〜250℃の範囲で予め熱処理されていることを特徴とするCOガスセンサ。
A CO gas sensor including a detection unit provided with a combustion catalyst,
The combustion catalyst is
Including gold particles and metal oxide particles,
The metal oxide particles include at least one material selected from the group consisting of cobalt oxide, titanium oxide, nickel oxide, iron oxide, aluminum oxide, and silicon oxide,
The gold particles are contained in an amount of 10 wt% or more and less than 40 wt% with respect to the total weight,
The CO gas sensor , wherein the combustion catalyst is preheated in a range of 150 ° C. to 250 ° C. in an atmosphere containing hydrogen and oxygen .
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