JPH06118043A - Amine sensor - Google Patents

Amine sensor

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JPH06118043A
JPH06118043A JP28942792A JP28942792A JPH06118043A JP H06118043 A JPH06118043 A JP H06118043A JP 28942792 A JP28942792 A JP 28942792A JP 28942792 A JP28942792 A JP 28942792A JP H06118043 A JPH06118043 A JP H06118043A
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JP
Japan
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in2o3
ruo2
sensor
sensitivity
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JP28942792A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidemi Murayama
英美 村山
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Figaro Engineering Inc
Original Assignee
Figaro Engineering Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a sensor highly sensitive to amine compound with low resistance value and high selectivity between hydrogen or ethanol and the amine compound by adding RuO2 or Au in a specified ratio to a mixture obtained by mixing WO3 to In2O3 in specified ratios. CONSTITUTION:In a sensor, at least one material of the group consisting of RuO2 and Au is added in the amount of 0.01-5wt.% to the total amount wt.% of WO3 and In2O3 to a mixture consisting of 95-30wt.% of WO3 and 5-70wt.% of In2O3. Preferably, WO3 is set to 90-50wt.%, In2O3 to 10-50wt.%, and the adding quantity of RuO2 or Au to 0.6-3wt.%. RuO2 or Au is added to WO3 to sharply increase amine sensitivity, and In2O3 is mixed to suppress a higher resistance of the sensor. The relative sensitivity between amine compounds and hydrogen or ethanol is improved to improve selectivity. In a gas sensor 2, for example, a metal oxide semiconductor film 6 in which RuO2 or Au is added to the mixture of WO3 and In2O3 is provided on an alumina base 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の利用分野】この発明は、アンモニア、トリメチ
ルアミン、アニリン等のアミン化合物のセンサに関す
る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a sensor for amine compounds such as ammonia, trimethylamine and aniline.

【0002】[0002]

【従来技術】アンモニア、トリメチルアミン、アニリン
等のアミン化合物は代表的な悪臭物質の1つであり、そ
の臭いは鮮魚類の腐敗臭として知られている。またアン
モニアは代表的な冷媒であり、各種のプラント等でも使
用される。アミン化合物の検出の場合の妨害ガスは一般
に水素とエタノールであり、特に冷媒のアンモニアの漏
れやプラント等からのアンモニアの漏れを検出する場合
には、水素が主要な妨害物質となる。
Amine compounds such as ammonia, trimethylamine, and aniline are one of the typical malodorous substances, and the odor is known as the rotten odor of fresh fish. Ammonia is a typical refrigerant and is also used in various plants. In the case of detecting an amine compound, interfering gases are generally hydrogen and ethanol, and hydrogen is a major interfering substance particularly when detecting leakage of ammonia as a refrigerant or leakage of ammonia from a plant or the like.

【0003】しかしながら一般に、半導体ガスセンサの
アミン感度は低く、またアミン化合物と水素やエタノー
ルとの選択性も充分ではない。WO3 にRuO2を添加
したガスセンサはアミンに対して高い感度を示したが、
抵抗値が極端に高く実用化が困難であった。
However, in general, a semiconductor gas sensor has a low amine sensitivity, and the selectivity between an amine compound and hydrogen or ethanol is not sufficient. The gas sensor in which RuO2 was added to WO3 showed high sensitivity to amine,
The resistance value was extremely high and it was difficult to put it into practical use.

【0004】[0004]

【発明の課題】この発明の課題は、アンモニアやトリメ
チルアミン,アニリン等のアミン化合物に高感度で、抵
抗値が低く、かつ水素やエタノールとアミン化合物との
選択性が高いアミンセンサを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an amine sensor which is highly sensitive to amine compounds such as ammonia, trimethylamine and aniline, has a low resistance value, and has high selectivity between hydrogen and ethanol and amine compounds. is there.

【0005】[0005]

【発明の構成】この発明のアミンセンサは、WO3 95
〜30wt%とIn2O3 5〜70wt%の混合物に、
WO3 とIn2O3 の合計量を100wt%として、R
uO2及びAuからなる群の少なくとも一員の物質を0.
01〜5wt%添加したことを特徴とする。ここで好ま
しくは、WO3 とIn2O3 との混合比は、WO3 90
〜50wt%、In2O3 10〜50wt%とし、Ru
O2やAuのWO3 とIn2O3 の合計量に対する添加量
は、より好ましくは0.6〜3wt%とする。なおこの
明細書では、ガスセンサの組成はwt%単位で示し、R
uO2やAu等の添加量は特に断らない限り、WO3 と
In2O3 の合計量を100wt%として示す。用いた
WO3 やRuO2の存在形態は複雑で部分的に還元され
ている場合もあるが、大部分WO3 やRuO2なのでこ
れらの形態として存在するものとして扱う。同様に用い
たAuの一部は酸化物として存在することも考えられる
が、大部分単体のAuとして存在するのでこの形態で存
在するものとして扱う。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The amine sensor of the present invention is disclosed in WO 3 95
To a mixture of ~ 30 wt% and In2O3 5-70 wt%,
If the total amount of WO3 and In2O3 is 100 wt%, R
At least one member of the group consisting of uO2 and Au.
It is characterized in that 01 to 5 wt% was added. Here, the mixing ratio of WO3 and In2O3 is preferably WO3 90
~ 50wt%, In2O3 10-50wt%, Ru
The addition amount of O2 or Au to the total amount of WO3 and In2O3 is more preferably 0.6 to 3 wt%. In this specification, the composition of the gas sensor is expressed in wt% and R
Unless otherwise specified, the total amount of WO3 and In2O3 is 100 wt% unless otherwise specified. The existing forms of WO3 and RuO2 used are complicated and may be partially reduced, but since most of them are WO3 and RuO2, they are treated as existing forms. It is considered that a part of Au used in the same manner exists as an oxide, but since most of it exists as a simple substance of Au, it is treated as existing in this form.

【0006】[0006]

【発明の作用】この発明での基本的な知見は、WO3 に
RuO2やAuを添加するとアミン感度が激増すること
にある。しかしながらこれに伴って、ガスセンサの抵抗
値は異常に増加し、抵抗値の測定が困難になってしま
う。ここでWO3 にIn2O3 を混合すると、RuO2や
Auの添加によるセンサの高抵抗化を抑え、センサの抵
抗値を実用的な範囲にとどめることができる。In2O3
添加の第2の効果は、アミン化合物と水素やエタノー
ルとの相対感度を改善し、アミン化合物への選択性を向
上させることにある。この結果WO3 とIn2O3 との
混合物にRuO2やAuを添加すると、抵抗値が実用的
な範囲で、アミン化合物への感度が高く、かつ水素やエ
タノールによる妨害の小さなアミンセンサが得られる。
The basic finding of the present invention is that the addition of RuO2 or Au to WO3 dramatically increases the amine sensitivity. However, along with this, the resistance value of the gas sensor increases abnormally, making it difficult to measure the resistance value. When WO3 is mixed with In2O3, it is possible to suppress the increase in the resistance of the sensor due to the addition of RuO2 or Au and keep the resistance value of the sensor within a practical range. In2O3
The second effect of the addition is to improve the relative sensitivity between the amine compound and hydrogen or ethanol, and to improve the selectivity to the amine compound. As a result, when RuO2 or Au is added to the mixture of WO3 and In2O3, an amine sensor having high resistance to amine compounds and low interference with hydrogen or ethanol can be obtained within a practical resistance range.

【0007】In2O3 の効果は5wt%程度から発現
し、例えばWO3 94wt%にIn2O3 を6wt%添
加すると、In2O3 無添加の場合に比べて、センサの
抵抗値を10倍以上減少させることができる。またIn
2O3 6wt%の添加で、水素やエタノールに対するア
ミン化合物の選択性を改善することができる。In2O3
の添加効果は、10wt%以上の添加によりさらに増加
し、WO3 90〜50wt%に、10〜50wt%のI
n2O3 を添加する範囲ではあまり変わらない。WO3
50wt%に対しIn2O3 の量が50wt%を越す
と、エタノール感度が徐々に増加する。そしてWO3 を
用いず、単味のIn2O3 にRuO2やAuを添加した系
では、アンモニア感度は低くエタノール感度が異常に高
く、センサは実質的にエタノールセンサとなる。
The effect of In2O3 appears from about 5% by weight. For example, when 6% by weight of In2O3 is added to 94% by weight of WO3, the resistance value of the sensor can be reduced 10 times or more as compared with the case of not adding In2O3. Also In
Addition of 6 wt% of 2O3 can improve the selectivity of the amine compound for hydrogen and ethanol. In2O3
The effect of addition of 10 wt% or more is further increased, and WO3 90 to 50 wt% and I to 10 to 50 wt% are added.
It does not change much in the range where n2 O3 is added. WO3
When the amount of In2O3 exceeds 50 wt% with respect to 50 wt%, the ethanol sensitivity gradually increases. Then, in a system in which RuO2 or Au is added to plain In2O3 without using WO3, the ammonia sensitivity is low and the ethanol sensitivity is abnormally high, and the sensor is substantially an ethanol sensor.

【0008】これらのことから、WO3 とIn2O3 と
の重量比を、95〜30:5〜70とし、より好ましく
は90〜50:10〜50とする。
From these facts, the weight ratio of WO3 and In2O3 is set to 95-30: 5-70, more preferably 90-50: 10-50.

【0009】次にRuO2とAuはいずれもアミン感度
を高める。RuO2とAuとの作用は類似しており、添
加量依存性も近いので、この発明ではRuO2とAuと
に対して同じ添加量の範囲を用いることとした。発明者
は、RuO2とAu以外に、PtやPd,Re等の各種
の添加物を検討したが、アミン感度の向上に効果がある
のはRuO2とAuのみであった。RuO2とAuとを比
較すると、一般にRuO2の方がアミン感度の向上効果
が大きい。次にRuO2やAuの添加効果は、WO3 と
In2O3 との合計重量を100wt%として、0.01
wt%程度から発現し、0.6〜3wt%程度の範囲で
最適値が生じる。例えばIn2O3 とWO3 の合計量1
00wt%にRuO2を0.02wt%添加するとアンモ
ニアに対する顕著な増感効果が生じ、これはRuO2の
添加量を0.6wt%以上とすることでさらに著しくな
る。またRuO2やAuの添加量を0.6〜3wt%の範
囲で変化させても、添加量への依存性は小さい。RuO
2やAuの添加量が3wt%を越すと、センサの抵抗値
が増加し、アミン感度が徐々に低下する。例えばRuO
2の添加量を4wt%とすると、アンモニア感度はRu
O2添加量が0.02wt%の場合とほぼ同等であり、抵
抗値はその約10倍となる。RuO2やAuの添加量が
5wt%を越すとセンサの抵抗値はさらに増加し、アミ
ン感度は減少する。例えばWO3 75wt%にIn2O3
25wt%を混合し、これらの合計量100wt%に
対して10wt%のRuO2を添加したガスセンサは、
実質的にアンモニア感度が0となる。このことから、R
uO2やAuの添加量はWO3 とIn2O3 の合計重量を
100wt%として0.01〜5wt%とし、好ましく
は0.6〜3wt%とする。
Next, both RuO2 and Au enhance the amine sensitivity. Since the effects of RuO2 and Au are similar and the dependence on the addition amount is similar, the same addition amount range was used for RuO2 and Au in the present invention. The inventor examined various additives such as Pt, Pd and Re in addition to RuO2 and Au, but only RuO2 and Au were effective in improving the amine sensitivity. Comparing RuO2 and Au, RuO2 is generally more effective in improving the amine sensitivity. Next, the effect of addition of RuO2 or Au is 0.01 with the total weight of WO3 and In2O3 being 100 wt%.
It develops from about wt%, and the optimum value occurs in the range of about 0.6 to 3 wt%. For example, the total amount of In2O3 and WO3 is 1
When 0.02 wt% of RuO2 is added to 00 wt%, a remarkable sensitizing effect with respect to ammonia occurs, which becomes more remarkable when the added amount of RuO2 is 0.6 wt% or more. Further, even if the addition amount of RuO2 or Au is changed in the range of 0.6 to 3 wt%, the dependency on the addition amount is small. RuO
When the addition amount of 2 or Au exceeds 3 wt%, the resistance value of the sensor increases and the amine sensitivity gradually decreases. For example RuO
When the addition amount of 2 is 4 wt%, the ammonia sensitivity is Ru
This is almost equivalent to the case where the amount of O2 added is 0.02 wt%, and the resistance value is about 10 times that. If the added amount of RuO2 or Au exceeds 5 wt%, the resistance value of the sensor further increases and the amine sensitivity decreases. For example, WO3 75wt% to In2O3
A gas sensor in which 25 wt% is mixed and 10 wt% of RuO2 is added to the total amount of 100 wt% is
The ammonia sensitivity is practically zero. From this, R
The amount of uO2 or Au added is 0.01 to 5 wt%, preferably 0.6 to 3 wt%, based on the total weight of WO3 and In2O3 being 100 wt%.

【0010】センサの構造や形状自体は任意であり、実
施例では厚膜型のガスセンサを示すが、これに限らず例
えば薄膜型のガスセンサ、あるはバルク型のガスセンサ
等も用い得る。実施例ではアミンセンサをアミン化合物
への最適温度に保って検出することを示すが、センサの
使用方法自体は任意で、例えばセンサを周期的に高温で
ヒートクリーニングし、低温でアミン化合物を検出する
ようにしても良い。またWO3,In2O3,RuO2,A
u以外の成分を付加的に加えても良い。
The structure and shape of the sensor itself are arbitrary, and a thick film type gas sensor is shown in the embodiment, but not limited to this, for example, a thin film type gas sensor or a bulk type gas sensor may be used. Although the examples show that the amine sensor is detected while being kept at the optimum temperature for the amine compound, the method of using the sensor itself is arbitrary, for example, the sensor is periodically heat-cleaned at high temperature and the amine compound is detected at low temperature. You may do it. Also WO3, In2O3, RuO2, A
Ingredients other than u may be added additionally.

【0011】[0011]

【実施例】市販のWO3 (試薬特級)を500℃で空気
中2時間熱処理し、ボールミルで粉砕し出発材料のWO
3 とした。同様にIn(OH)3 の沈澱を乾燥後に空気
中で500℃で2時間熱処理し、ボールミルで粉砕して
出発材料のIn2O3 とした。WO3 とIn2O3 とを所
定の割合で混合し、塩化ルテニウムの水溶液、あるいは
塩化金酸の水溶液の形でRuやAuを添加し、乾燥後に
550℃で2時間空気中で焼成し、RuO2やAuを添
加した。RuO2やAuを添加したWO3 とIn2O3 と
の混合物を再度ボールミルで粉砕し、アルミナ基板に印
刷して、700℃で30分間焼成し、ガスセンサとし
た。
EXAMPLE Commercially available WO3 (special grade reagent) was heat-treated in air at 500 ° C. for 2 hours, crushed with a ball mill, and the starting material WO3 was used.
It was 3. Similarly, the In (OH) 3 precipitate was dried, then heat-treated in air at 500 ° C. for 2 hours, and pulverized with a ball mill to obtain In2O3 as a starting material. WO3 and In2O3 are mixed in a predetermined ratio, Ru and Au are added in the form of an aqueous solution of ruthenium chloride or an aqueous solution of chloroauric acid, and after drying, the mixture is baked in air at 550 ° C. for 2 hours to remove RuO2 and Au. Was added. A mixture of WO3 and In2O3 added with RuO2 or Au was pulverized again by a ball mill, printed on an alumina substrate, and baked at 700 ° C for 30 minutes to obtain a gas sensor.

【0012】得られたガスセンサを図5に示す。図にお
いて2はガスセンサで、4はアルミナ基板、6はWO3
とIn2O3 の混合物にRuO2やAuを添加した金属酸
化物半導体膜、8はヒータ膜、10は共通電極、12は
検出電極、14はヒータ電極である。ヒータ8に共通電
極10とヒータ電極14とから電力を供給し、センサ2
を最適温度に加熱する。この状態で共通電極10と検出
電極12とを用いて、金属酸化物半導体膜6の抵抗値を
測定する。
The obtained gas sensor is shown in FIG. In the figure, 2 is a gas sensor, 4 is an alumina substrate, and 6 is WO3.
Is a metal oxide semiconductor film obtained by adding RuO2 or Au to a mixture of In and O2, 8 is a heater film, 10 is a common electrode, 12 is a detection electrode, and 14 is a heater electrode. Electric power is supplied to the heater 8 from the common electrode 10 and the heater electrode 14, and the sensor 2
To the optimum temperature. In this state, the resistance value of the metal oxide semiconductor film 6 is measured using the common electrode 10 and the detection electrode 12.

【0013】得られたセンサを2週間最適温度に加熱し
た後、アンモニアや水素、エタノール、トリメチルアミ
ン、アニリン等に対する感度を測定した。センサ2の温
度依存性の実験から、RuO2を用いた場合には、アン
モニアに対する感度が高くかつ応答特性に優れる温度と
して最適温度を380℃とした。次にAuを用いた場合
には、最適温度はやや高い430℃であったのでこの温
度で測定した。
After heating the obtained sensor to the optimum temperature for 2 weeks, the sensitivity to ammonia, hydrogen, ethanol, trimethylamine, aniline, etc. was measured. From the temperature dependence experiment of the sensor 2, when RuO2 was used, the optimum temperature was set to 380 ° C. as a temperature having high sensitivity to ammonia and excellent response characteristics. Next, when Au was used, the optimum temperature was 430 ° C., which was rather high, so the measurement was performed at this temperature.

【0014】図1,図2に、WO3 :In2O3 の重量
比が85:15wt%で、WO3 とIn2O3 の合計量
に対するRuO2の添加量が1.36wt%のセンサの特
性を示す。図1に空気中の抵抗値を、図2にアンモニア
50ppm中と水素100ppm中、並びにエタノール
100ppm中の感度を示す。なおこの明細書で感度
は、ガス中の抵抗値と空気中の抵抗値との比で定義する
ものとする。またガスの濃度は特に断らない限り、アン
モニアには50ppmを用い、水素には100ppmを
用い、エタノールにも100ppmを用いるものとす
る。これ以外にトリメチルアミン(TMA)やアニリン
は低濃度での検出が要求されるので、10ppmに対す
る感度を測定した。
FIGS. 1 and 2 show the characteristics of a sensor in which the weight ratio of WO3: In2O3 is 85:15 wt% and the addition amount of RuO2 is 1.36 wt% with respect to the total amount of WO3 and In2O3. FIG. 1 shows the resistance value in air, and FIG. 2 shows the sensitivity in 50 ppm of ammonia, 100 ppm of hydrogen, and 100 ppm of ethanol. In this specification, the sensitivity is defined as the ratio of the resistance value in gas and the resistance value in air. Unless otherwise specified, the concentration of gas is 50 ppm for ammonia, 100 ppm for hydrogen, and 100 ppm for ethanol. In addition to this, trimethylamine (TMA) and aniline are required to be detected at low concentrations, so the sensitivity to 10 ppm was measured.

【0015】図3,図4に、WO3 75wt%,In2
O3 25wt%の混合物に、WO3とIn2O3 の合計量
を100wt%としてRuO2を1.2wt%添加したア
ミンセンサの特性を示す。図3に空気中の抵抗値を、図
4にガスへの感度を示す。
3 and 4, WO3 75 wt%, In2
The characteristics of the amine sensor in which 1.2 wt% of RuO2 is added to a mixture of 25 wt% of O3 and 100 wt% of WO3 and In2O3 are shown. FIG. 3 shows the resistance value in air, and FIG. 4 shows the sensitivity to gas.

【0016】これらのセンサの抵抗値は、最適温度の3
80℃の空気中で、200KΩ内外であり、In2O3
15wt%の図1に対し、In2O3 を25wt%に増
した図3の方が抵抗値は低い。
The resistance value of these sensors is 3 at the optimum temperature.
In the atmosphere of 80 ℃, inside and outside of 200KΩ, In2O3
The resistance value of FIG. 3 in which In2O3 is increased to 25 wt% is lower than that of 15 wt% in FIG.

【0017】次にアンモニア,水素,エタノールに対す
る感度は、320〜410℃の範囲で図2,図4のよう
に変化し、水素とアンモニアとの識別の点のみからする
と320℃が最適温度となるが、320℃では応答速度
が低いため380℃を最適温度としてセンサ特性を測定
した。
Next, the sensitivity to ammonia, hydrogen, and ethanol changes as shown in FIGS. 2 and 4 in the range of 320 to 410 ° C., and 320 ° C. is the optimum temperature only from the point of distinguishing hydrogen and ammonia. However, since the response speed is low at 320 ° C., the sensor characteristics were measured with 380 ° C. as the optimum temperature.

【0018】WO3 に対するRuO2の添加量を1.6w
t%とした系について、In2O3の効果を表1に示す。
The amount of RuO2 added to WO3 is 1.6 w
Table 1 shows the effect of In2O3 for the system with t%.

【0019】[0019]

【表1】 表1 No. WO3/In2O3 RuO2/ Rsair NH3 50ppm H2 100ppm EtOH 100ppm (wt%) (WO3+In2O3) (KΩ) /Air /Air /Air 1* 100: 0 0 360 0.85 0.48 0.15 2* 100: 0 1.6 10,100 0.31 0.65 0.02 3 94: 6 1.50 850 0.25 0.58 0.03 4 85: 15 1.36 230 0.10 0.40 0.04 5 75: 25 1.20 170 0.09 0.40 0.045 6 60: 40 0.96 56 0.10 0.45 0.04 7 40: 60 0.64 25 0.10 0.51 0.02 8* 0:100 1.6 7 0.45 0.55 0.01 *は比較例を示し、RuO2の添加量はWO3 とIn2O
3 の合計量を100wt%としてwt%単位で示す。感
度は各々空気中の抵抗値との比で示し、この値が小さい
ほど高感度となる。
[Table 1] Table 1 No. WO3 / In2O3 RuO2 / Rsair NH3 50ppm H2 100ppm EtOH 100ppm (wt%) (WO3 + In2O3) (KΩ) / Air / Air / Air 1 * 100: 0 0 360 0.85 0.48 0.15 2 * 100: 0 1.6 10,100 0.31 0.65 0.02 3 94: 6 1.50 850 0.25 0.58 0.03 4 85: 15 1.36 230 0.10 0.40 0.04 5 75: 25 1.20 170 0.09 0.40 0.045 6 60: 40 0.96 56 0.10 0.45 0.04 7 40: 60 0.64 25 0.10 0.51 0.02 8 * 0: 100 1.6 7 0.45 0.55 0.01 * is a comparative example, and the addition amount of RuO2 is WO3 and In2O.
The total amount of 3 is 100 wt% and is shown in wt% unit. Sensitivity is indicated by the ratio with the resistance value in the air, and the smaller this value, the higher the sensitivity.

【0020】表1の試料1から明らかなように、RuO
2もIn2O3 も無添加の系はアンモニア感度が低く、ア
ミンセンサとはならない。これにRuO2を加えるとア
ンモニア感度が著しく増加するがセンサの抵抗値は数十
倍に増加し、空気中での抵抗値が10MΩ程度に達し実
用的ではない。これにIn2O3 を加えると、センサの
抵抗値は急激に減少する。例えばIn2O3 6wt%を
加えた試料3では、In2O3 無添加の試料2に対し空
気中の抵抗値は1/10以下に減少している。このこと
からIn2O3 の添加量の下限を5wt%とした。In2
O3 の添加量を15wt%とすると、センサの抵抗値は
さらに低下し、アンモニアの感度はさらに向上する。こ
のことから、In2O3 の添加量は10wt%以上が好
ましい。表1の試料4〜6のIn2O3 の添加量が15
〜40wt%の範囲では、センサの特性は本質的にはあ
まり変わらない。これに対してIn2O3 の添加量を6
0wt%とした試料7ではエタノールへの感度が増加
し、アンモニア選択性が低下する。このことからIn2
O3 の添加量は好ましくは10〜50wt%とする。表
1の試料8の比較例のように、WO3 を用いずIn2O3
にRuO2を添加した系では、センサは実質的にアルコ
ールセンサとなる。このことからIn2O3 の添加量の
上限を70wt%とした。次にIn2O3 はセンサの抵
抗値を低下させるだけでなく、アンモニアの感度をさら
に高め、あるいはエタノールへの感度を減少させ、結果
的にアミン化合物に対する選択性を向上させるとの役割
も持っている。しかしながらこのような効果はIn2O3
の添加量が50wt%を越すと徐々に減少し、例えば
In2O3 が60wt%の試料7では、エタノールへの
感度はIn2O3 無添加のものと変わらず、アンモニア
感度が改善されているという面が残るだけになる。
As is clear from Sample 1 in Table 1, RuO
A system in which neither 2 nor In2O3 is added has low ammonia sensitivity and does not serve as an amine sensor. When RuO2 is added to this, the ammonia sensitivity remarkably increases, but the resistance value of the sensor increases several tens of times, and the resistance value in air reaches about 10 MΩ, which is not practical. When In2O3 is added to this, the resistance value of the sensor sharply decreases. For example, in the sample 3 containing 6% by weight of In2O3, the resistance value in air is reduced to 1/10 or less as compared with the sample 2 containing no In2O3. Therefore, the lower limit of the amount of In2O3 added is set to 5 wt%. In2
When the amount of O3 added is 15 wt%, the resistance value of the sensor is further lowered and the sensitivity of ammonia is further improved. From this, the amount of In2O3 added is preferably 10 wt% or more. The amount of In2O3 added in Samples 4 to 6 in Table 1 was 15
In the range of -40 wt%, the characteristics of the sensor are essentially unchanged. On the other hand, the amount of In2O3 added is 6
In Sample 7 with 0 wt%, the sensitivity to ethanol increases and the ammonia selectivity decreases. Therefore, In2
The amount of O3 added is preferably 10 to 50 wt%. As in Comparative Example of Sample 8 in Table 1, In2O3 was used without using WO3.
In the system in which RuO2 is added, the sensor is substantially an alcohol sensor. Therefore, the upper limit of the amount of In2O3 added is set to 70 wt%. Next, In2O3 not only lowers the resistance value of the sensor, but also further enhances the sensitivity of ammonia or reduces the sensitivity to ethanol, and as a result, improves the selectivity to amine compounds. However, this effect is
When the additive amount of is over 50 wt%, it gradually decreases. For example, in Sample 7 with In2O3 of 60 wt%, the sensitivity to ethanol is not different from that without In2O3, and only the aspect that the ammonia sensitivity is improved remains. become.

【0021】表2に、WO3 75wt%とIn2O3 2
5wt%の系に対する、RuO2の添加量の効果を示
す。
In Table 2, WO3 75 wt% and In2O3 2
The effect of the added amount of RuO2 on the 5 wt% system is shown.

【0022】[0022]

【表2】 表2 No. WO3/In2O3 RuO2/ Rsair NH3 50ppm H2 100ppm EtOH 100ppm (wt%) (WO3+In2O3) (KΩ) /Air /Air /Air 11* 75: 25 0 85 0.81 0.72 0.13 12 75: 25 0.02 90 0.32 0.68 0.11 13 75: 35 0.10 100 0.25 0.55 0.09 14 75: 25 0.6 120 0.15 0.53 0.09 15 75: 25 1.20 170 0.09 0.40 0.045 16 75: 25 2.5 350 0.07 0.42 0.038 17 75: 25 4 780 0.35 0.56 0.10 18* 75: 25 10 8,900 1.01 0.98 0.83 *は比較例を示し、RuO2の添加量はWO3 とIn2O
3 の合計量を100wt%としてwt%単位で示す。感
度は各々空気中の抵抗値との比で示し、この値が小さい
ほど高感度となる。
[Table 2] Table 2 No. WO3 / In2O3 RuO2 / Rsair NH3 50ppm H2 100ppm EtOH 100ppm (wt%) (WO3 + In2O3) (KΩ) / Air / Air / Air 11 * 75: 25 0 85 0.81 0.72 0.13 12 75 : 25 0.02 90 0.32 0.68 0.11 13 75: 35 0.10 100 0.25 0.55 0.09 14 75: 25 0.6 120 0.15 0.53 0.09 15 75: 25 1.20 170 0.09 0.40 0.045 16 75: 25 2.5 350 0.07 0.42 0.038 17 75: 25 4 780 0.35 0.56 0.10 18 * 75: 25 10 8,900 1.01 0.98 0.83 * indicates a comparative example, and the addition amount of RuO2 is WO3 and In2O.
The total amount of 3 is 100 wt% and is shown in wt% unit. Sensitivity is indicated by the ratio with the resistance value in the air, and the smaller this value, the higher the sensitivity.

【0023】RuO2の添加はアンモニア等のアミン化
合物への感度を急激に増加させる。このような効果はR
uO20.02wt%の添加でも生じるが、0.6wt%
以上の添加でさらに著しくなる。RuO2の添加量が3
wt%を越すと、アンモニア感度は逆に減少し、RuO
2を10wt%を添加すると、センサの各種ガスへの感
度は実質的に失われてしまう。またRuO2を10wt
%添加したセンサは、抵抗値が極めて高い。
The addition of RuO2 sharply increases the sensitivity to amine compounds such as ammonia. This effect is R
Although it occurs with the addition of 0.02 wt% uO2, 0.6 wt%
With the above addition, it becomes more remarkable. The amount of RuO2 added is 3
When it exceeds wt%, the ammonia sensitivity decreases conversely, and RuO
When 2 wt% of 2 is added, the sensitivity of the sensor to various gases is substantially lost. In addition, 10 wt% of RuO2
The% added sensor has an extremely high resistance value.

【0024】表3に、WO3 とIn2O3 の混合物に対
するAuの添加効果を示す。
Table 3 shows the effect of adding Au to the mixture of WO3 and In2O3.

【0025】[0025]

【表3】 表3 No. WO3/In2O3 Au/ Rsair NH3 50ppm H2 100ppm EtOH 100ppm (wt%) (WO3+In2O3) (KΩ) /Air /Air /Air 21 85: 15 1.36 180 0.15 0.45 0.03 22 75: 25 1.20 120 0.12 0.43 0.04 23 40: 60 0.64 15 0.13 0.56 0.03 24* 0:100 1.6 51 0.57 0.58 0.01 25 75: 25 0.1 60 0.32 0.65 0.09 26 75: 25 0.6 80 0.18 0.63 0.08 27 75: 25 2.5 260 0.15 0.53 0.11 28* 75: 25 10 7,300 0.98 1.01 0.95 *は比較例を示し、Auの添加量はWO3 とIn2O3
の合計量を100wt%としてwt%単位で示す。感度
は各々空気中の抵抗値との比で示し、この値が小さいほ
ど高感度となる。
[Table 3] Table 3 No. WO3 / In2O3 Au / Rsair NH3 50ppm H2 100ppm EtOH 100ppm (wt%) (WO3 + In2O3) (KΩ) / Air / Air / Air 21 85: 15 1.36 180 0.15 0.45 0.03 22 75: 25 1.20 120 0.12 0.43 0.04 23 40: 60 0.64 15 0.13 0.56 0.03 24 * 0: 100 1.6 51 0.57 0.58 0.01 25 75: 25 0.1 60 0.32 0.65 0.09 26 75: 25 0.6 80 0.18 0.63 0.08 27 75: 25 2.5 260 0.15 0.53 0.11 28 * 75: 25 10 7,300 0.98 1.01 0.95 * indicates a comparative example, and the addition amount of Au is WO3 and In2O3.
The total amount of the above is set to 100% by weight and shown in wt% unit. Sensitivity is indicated by the ratio with the resistance value in the air, and the smaller this value, the higher the sensitivity.

【0026】表3での測定温度は430℃で、AuはR
uO2と同様にアンモニア等のアミン化合物への感度を
向上させる。Auの添加量もRuO2と同様に0.01〜
5wt%が好ましく、より好ましくは0.6〜3wt%
とする。例えばAuを10wt%添加した比較例の試料
28では、空気中での抵抗値は約7MΩと高く、アンモ
ニアへの感度は失われている。次にAuを用いた系で
も、WO3 とIn2O3との混合比を95〜30:5〜7
0wt%、より好ましくは90〜50:10〜50wt
%とすることが必要で、表3には示さなかったが、In
2O3 無添加の系ではセンサの抵抗値は極めて高く実用
的ではなかった。また表3の比較例の試料24に示すよ
うに、WO3 を用いずIn2O3 にAuを添加した系で
は、センサは実質的にエタノールセンサとなってしま
う。
The measured temperature in Table 3 is 430 ° C., and Au is R
Like uO2, it improves the sensitivity to amine compounds such as ammonia. As with RuO2, the amount of Au added is 0.01-
5 wt% is preferable, and more preferably 0.6 to 3 wt%
And For example, in the comparative sample 28 containing 10 wt% Au, the resistance value in air is as high as about 7 MΩ, and the sensitivity to ammonia is lost. Next, even in the system using Au, the mixing ratio of WO3 and In2O3 is 95 to 30: 5 to 7
0 wt%, more preferably 90 to 50:10 to 50 wt
%, Which is not shown in Table 3, but In
The resistance value of the sensor was extremely high in a system without 2O3 added, which was not practical. Further, as shown in the sample 24 of the comparative example in Table 3, in the system in which Au is added to In2O3 without using WO3, the sensor is substantially an ethanol sensor.

【0027】表4に、WO3 とIn2O3 との重量比を
75:25wt%とし、これに1.2wt%のRuO2ま
たはAuを加えたセンサのトリメチルアミンやアニリン
への感度を示す。
Table 4 shows the sensitivity of trimethylamine and aniline to a sensor in which the weight ratio of WO3 to In2O3 is 75:25 wt% and 1.2 wt% of RuO2 or Au is added.

【0028】[0028]

【表4】 表4 No. WO3/In2O3 RuO2 Au TMA 10ppm アニリン 10ppm (wt%) (wt%) (wt%) /Air /Air 31 75:25 1.20 0 0.25 0.32 32* 75:25 0 1.20 0.28 0.29 *は比較例を示し、RuO2やAuの添加量はWO3とI
n2O3の合計量を100wt%としてwt%単位で示
す。感度は各々空気中の抵抗値との比で示し、この値が
小さいほど高感度となる。
[Table 4] Table 4 No. WO3 / In2O3 RuO2 Au TMA 10ppm Aniline 10ppm (wt%) (wt%) (wt%) / Air / Air 31 75:25 1.20 0 0.25 0.32 32 * 75:25 0 1.20 0.28 0.29 * Indicates a comparative example, and the addition amounts of RuO2 and Au are WO3 and I
The total amount of n2O3 is 100 wt% and is shown in wt%. Sensitivity is indicated by the ratio with the resistance value in the air, and the smaller this value, the higher the sensitivity.

【0029】トリメチルアミンやアニリンへの感度は、
アンモニアへの感度と類似し、アンモニア感度を高めれ
ばトリメチルアミンやアニリンにも高感度なセンサが得
られた。
The sensitivity to trimethylamine and aniline is
Similar to the sensitivity to ammonia, a sensor with high sensitivity to trimethylamine and aniline was obtained by increasing the ammonia sensitivity.

【0030】[0030]

【発明の効果】この発明では、抵抗値が実用的な範囲内
にあり、アミン化合物への感度が高く、水素やエタノー
ル等による妨害の小さなアミンセンサが得られる。
Industrial Applicability According to the present invention, an amine sensor having a resistance value within a practical range, high sensitivity to amine compounds, and small interference with hydrogen, ethanol, etc. can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例のアミンセンサの空気中での抵抗値を
示す特性図
FIG. 1 is a characteristic diagram showing a resistance value of an amine sensor of an example in air.

【図2】 実施例のアミンセンサの水素とアンモニアと
エタノールに対する感度を示す特性図
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the sensitivity of the amine sensor of Example to hydrogen, ammonia, and ethanol.

【図3】 実施例のアミンセンサの空気中での抵抗値を
示す特性図
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the resistance value of the amine sensor of the example in air.

【図4】 実施例のアミンセンサの水素とアンモニア及
びエタノールに対する感度を示す特性図
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the sensitivity of the amine sensor of Example to hydrogen, ammonia, and ethanol.

【図5】 実施例のアミンセンサの断面図FIG. 5 is a sectional view of an amine sensor of an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 アミンセンサ 4 アルミナ基板 6 金属酸化物半導体膜 8 ヒータ 10 共通電極 12 検出電極 14 ヒータ電極 2 amine sensor 4 alumina substrate 6 metal oxide semiconductor film 8 heater 10 common electrode 12 detection electrode 14 heater electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 WO3 95〜30wt%とIn2O3 5
〜70wt%の混合物に、WO3 とIn2O3 の合計量
を100wt%として、RuO2及びAuからなる群の
少なくとも一員の物質を0.01〜5wt%添加した、
アミンセンサ。
1. WO3 95-30 wt% and In2O3 5
To 70 wt% of the mixture, 0.01 to 5 wt% of at least one member of the group consisting of RuO2 and Au was added, with the total amount of WO3 and In2O3 being 100 wt%.
Amine sensor.
【請求項2】 WO3 とIn2O3 との重量比を90〜
50:10〜50wt%とし、RuO2及びAuからな
る群の少なくとも一員の物質のWO3 とIn2O3 との
合計量に対する添加量を0.6〜3wt%としたことを
特徴とする、請求項1のアミンセンサ。
2. The weight ratio of WO3 and In2O3 is 90-.
The amine according to claim 1, wherein the content is 50:10 to 50 wt% and the amount of addition of at least one member of the group consisting of RuO2 and Au to the total amount of WO3 and In2O3 is 0.6 to 3 wt%. Sensor.
JP28942792A 1992-10-01 1992-10-01 Amine sensor Pending JPH06118043A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155529A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Ngk Spark Plug Co Ltd Ammonia gas sensor and its manufacturing method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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