JPH0672876B2 - 可燃性ガス検知材料、及び可燃性ガス検知方法 - Google Patents
可燃性ガス検知材料、及び可燃性ガス検知方法Info
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- JPH0672876B2 JPH0672876B2 JP1226695A JP22669589A JPH0672876B2 JP H0672876 B2 JPH0672876 B2 JP H0672876B2 JP 1226695 A JP1226695 A JP 1226695A JP 22669589 A JP22669589 A JP 22669589A JP H0672876 B2 JPH0672876 B2 JP H0672876B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、可燃性ガス検知材料及び可燃性ガス検知方法
に関する。
に関する。
従来の技術及びその問題点 一酸化炭素、水素、炭化水素ガスなどのいわゆる可燃性
ガスを検知する事は、中毒防止、爆発防止、火災防止等
の環境上の問題及び安全上の問題並びに化学工業プロセ
スの自動制御等に関連して重要である。近年、ホームオ
ートメイション化及びファクトリーオートメイション化
の進展に伴って、センサによる可燃性ガスの検知、計測
及び制御は、ますますその重要性を増している。
ガスを検知する事は、中毒防止、爆発防止、火災防止等
の環境上の問題及び安全上の問題並びに化学工業プロセ
スの自動制御等に関連して重要である。近年、ホームオ
ートメイション化及びファクトリーオートメイション化
の進展に伴って、センサによる可燃性ガスの検知、計測
及び制御は、ますますその重要性を増している。
従来、可燃性ガスを検知する方法としては、例えば、
（イ）触媒を用いて可燃性ガスを触媒燃焼させ、その反
応熱を測定する方法（いわゆる触媒燃焼式ガスセンサ方
式）、（ロ）SnO2等の半導体の表面に可燃性ガスが吸着
した際に生ずる半導体の電気抵抗の変化を測定する方法
（いわゆる半導体ガスセンサ方式）等が用いられてい
る。これらの従来方法においては、駆動用の電力を供給
してヒーターによる電気的な加熱を行ない、ガスセンサ
を駆動する必要がある。このため、ヒーターの加熱、電
力線の短絡或いは接触不良による火花の発生などによ
り、可燃性ガスに直火する危険性がある。また、ガス検
知信号を電気信号として取り出しているので、化学プラ
ントや炭鉱などにおけるように、広範囲でのガス検知を
遠隔操作により行なう場合には、種々の源から発せられ
る強力な電磁波やノイズなどによりガス検知信号が妨害
されやすい欠点がある。更に、これら電気信号を基本と
するガス検知方法では、近年実用化されつつある光信号
を基本に構成された情報システムや制御システムと直接
組合せることは困難であり、電気信号を光信号に変換す
る為の設備を必要とする。
（イ）触媒を用いて可燃性ガスを触媒燃焼させ、その反
応熱を測定する方法（いわゆる触媒燃焼式ガスセンサ方
式）、（ロ）SnO2等の半導体の表面に可燃性ガスが吸着
した際に生ずる半導体の電気抵抗の変化を測定する方法
（いわゆる半導体ガスセンサ方式）等が用いられてい
る。これらの従来方法においては、駆動用の電力を供給
してヒーターによる電気的な加熱を行ない、ガスセンサ
を駆動する必要がある。このため、ヒーターの加熱、電
力線の短絡或いは接触不良による火花の発生などによ
り、可燃性ガスに直火する危険性がある。また、ガス検
知信号を電気信号として取り出しているので、化学プラ
ントや炭鉱などにおけるように、広範囲でのガス検知を
遠隔操作により行なう場合には、種々の源から発せられ
る強力な電磁波やノイズなどによりガス検知信号が妨害
されやすい欠点がある。更に、これら電気信号を基本と
するガス検知方法では、近年実用化されつつある光信号
を基本に構成された情報システムや制御システムと直接
組合せることは困難であり、電気信号を光信号に変換す
る為の設備を必要とする。
従って、防曝性に優れ、電磁気的妨害を受けにくく、光
情報システムや光制御システムと直接組合せやすいガス
検知装置の開発が要望されている。
情報システムや光制御システムと直接組合せやすいガス
検知装置の開発が要望されている。
光信号で可燃性ガスを検知する方法としては、（イ）三
酸化タングステン及びパラジウムからなる検知材料を用
いた検知方法（光技術コンタクト、vol.24,No.1,PP.9〜
17（1986））及び（ロ）金、銀または銅の超微粒子を用
いた検知方法（触媒,vol.30,No.4,PP.295〜300（198
8））が知られている。しかしながら、前者は水素ガス
のみの検知しかできず、また後者は空気中のような酸素
の共存する雰囲気中の可燃性ガスの検知ができないとい
う欠点がある。
酸化タングステン及びパラジウムからなる検知材料を用
いた検知方法（光技術コンタクト、vol.24,No.1,PP.9〜
17（1986））及び（ロ）金、銀または銅の超微粒子を用
いた検知方法（触媒,vol.30,No.4,PP.295〜300（198
8））が知られている。しかしながら、前者は水素ガス
のみの検知しかできず、また後者は空気中のような酸素
の共存する雰囲気中の可燃性ガスの検知ができないとい
う欠点がある。
問題点を解決するための手段 本発明者は、上記した如き従来技術の問題点に鑑みて、
酸素の存在する雰囲気中において光信号により各種の可
燃性ガスを検知し得る方法を見出すべく、鋭意研究を重
ねてきた。その結果、クロム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニッケル及びルテニウムの少なくとも１種の金属酸
化物は、酸素の存在下において、可燃性ガスと接触する
際に、可燃性ガスの濃度に対応した光吸収率の変化が生
じ、その特性を利用することによって、光信号による可
燃性ガスの検知が可能となることを見出した。
酸素の存在する雰囲気中において光信号により各種の可
燃性ガスを検知し得る方法を見出すべく、鋭意研究を重
ねてきた。その結果、クロム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニッケル及びルテニウムの少なくとも１種の金属酸
化物は、酸素の存在下において、可燃性ガスと接触する
際に、可燃性ガスの濃度に対応した光吸収率の変化が生
じ、その特性を利用することによって、光信号による可
燃性ガスの検知が可能となることを見出した。
即ち本発明は、以下に示す可燃性ガス検知材料及び可燃
性ガス検知方法を提供するものである。
性ガス検知方法を提供するものである。
クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及びルテ
ニウムから選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物を含
有することを特徴とする光信号による可燃性ガス検知用
検知材料。
ニウムから選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物を含
有することを特徴とする光信号による可燃性ガス検知用
検知材料。
クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及びルテ
ニウムから選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物、並
びに白金、金、銀、パラジウム、イリジウム及びロジウ
ムから選ばれた少なくとも１種の貴金属を含有すること
を特徴とする光信号による可燃性ガス検知用検知材料。
ニウムから選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物、並
びに白金、金、銀、パラジウム、イリジウム及びロジウ
ムから選ばれた少なくとも１種の貴金属を含有すること
を特徴とする光信号による可燃性ガス検知用検知材料。
上記又はに記載の検知材料が、酸素の存在下に可
燃性ガスと接触する際の検知材料の光吸収率を測定する
ことを特徴とする可燃性ガス検知方法。
燃性ガスと接触する際の検知材料の光吸収率を測定する
ことを特徴とする可燃性ガス検知方法。
本発明では、可燃性ガスの検知用材料としては、クロ
ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及びルテニウム
の少なくとも１種の金属酸化物を用いる。これらの酸化
物は、酸素の存在下において、可燃性ガスと接触するこ
とによって、光吸収率の変化が生じる性質を有するもの
である。このような現象の生じる理由は明確ではない
が、例えば、酸化コバルト（Co3O4）を例にとると、以
下のような原理によるものであると推定される。即ち、
酸化コバルトの表面が、空気の様な酸素を含んだ気体に
接触していると、酸素が酸化コバルトから電子を奪っ
て、酸素陰イオンとして酸化コバルト表面に吸着する。
酸化コバルトに接触している空気中に可燃性ガスが混入
すると、吸着した酸素陰イオンと可燃性ガスが化学反応
して可燃性ガスが酸化され（触媒酸化）、このとき吸着
酸素陰イオンから酸化コバルトに電子が押戻される。従
って、可燃性ガスの濃度が濃い場合には酸化コバルト中
の電子密度が高くなり、薄い場合には電子密度は低くな
る。
ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及びルテニウム
の少なくとも１種の金属酸化物を用いる。これらの酸化
物は、酸素の存在下において、可燃性ガスと接触するこ
とによって、光吸収率の変化が生じる性質を有するもの
である。このような現象の生じる理由は明確ではない
が、例えば、酸化コバルト（Co3O4）を例にとると、以
下のような原理によるものであると推定される。即ち、
酸化コバルトの表面が、空気の様な酸素を含んだ気体に
接触していると、酸素が酸化コバルトから電子を奪っ
て、酸素陰イオンとして酸化コバルト表面に吸着する。
酸化コバルトに接触している空気中に可燃性ガスが混入
すると、吸着した酸素陰イオンと可燃性ガスが化学反応
して可燃性ガスが酸化され（触媒酸化）、このとき吸着
酸素陰イオンから酸化コバルトに電子が押戻される。従
って、可燃性ガスの濃度が濃い場合には酸化コバルト中
の電子密度が高くなり、薄い場合には電子密度は低くな
る。
酸化コバルトの光吸収率は、電子密度で変化し、電子密
度が高いと光吸収率が小さくなり、電子密度が低いと光
吸収率が大きくなる。以上のように、酸化コバルトは可
燃性ガス濃度の変化に対応した光吸収率の変化が生じ
る。
度が高いと光吸収率が小さくなり、電子密度が低いと光
吸収率が大きくなる。以上のように、酸化コバルトは可
燃性ガス濃度の変化に対応した光吸収率の変化が生じ
る。
この様な現象は全ての金属酸化物で現われるのではな
く、（イ）気相中の酸素と平衡して、表面の酸素陰イオ
ンが可逆的に吸脱着すること、（ロ）可燃性ガスと吸着
酸素陰イオンとが化学反応しやすい触媒活性があるこ
と、（ハ）電子密度の変化で光吸収率が変化すること、
の３条件を満足する金属酸化物でのみ達成されるものと
考えられる。
く、（イ）気相中の酸素と平衡して、表面の酸素陰イオ
ンが可逆的に吸脱着すること、（ロ）可燃性ガスと吸着
酸素陰イオンとが化学反応しやすい触媒活性があるこ
と、（ハ）電子密度の変化で光吸収率が変化すること、
の３条件を満足する金属酸化物でのみ達成されるものと
考えられる。
上記したクロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及
びルテニウムの酸化物は、いずれも可燃性ガス濃度の変
化に対応した光吸収率変化を示すものである。
びルテニウムの酸化物は、いずれも可燃性ガス濃度の変
化に対応した光吸収率変化を示すものである。
本発明では、これらの金属酸化物を単独又は混合して用
いることができる。また、単成分の金属元素の酸化物と
して用いるだけでなく、複合酸化物として用いてもよ
い。複合酸化物の中でも、スピネル型結晶構造を有する
AB2O4（ＡはMg、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Znなどを示し、
ＢはAl、Fe、Co、Ti、Crなどを示す）、ペロブスカイト
型結晶構造を有するABO3（Ａ及びＢはそれぞれAg、Na、
Ｋ、Ca、Sr、Ba、Pb、La、Bi、Ｙ、Ce、Th、Li、Cu、M
g、Ti、Ｖ、Rh、Pt、Nb、Mo、Ｗ、Cr、Mn、Fe、Co、N
i、Ru等を示す）などは、安定な結晶構造をとるため、
高温域での作動に適するものである。また、クロム、マ
ンガン、鉄、コバルト、ニッケル及びルテニウムの金属
酸化物は、他の金属酸化物、ガラス、セラミックス、高
分子材料等の各種の物質と混合して用いることができる
が、他の物質と混合する場合には、光吸収率の変化割合
が少なくなるので、可燃性ガス濃度、検出手段等に応じ
て、混合割合を適宜調節することが必要である。
いることができる。また、単成分の金属元素の酸化物と
して用いるだけでなく、複合酸化物として用いてもよ
い。複合酸化物の中でも、スピネル型結晶構造を有する
AB2O4（ＡはMg、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Znなどを示し、
ＢはAl、Fe、Co、Ti、Crなどを示す）、ペロブスカイト
型結晶構造を有するABO3（Ａ及びＢはそれぞれAg、Na、
Ｋ、Ca、Sr、Ba、Pb、La、Bi、Ｙ、Ce、Th、Li、Cu、M
g、Ti、Ｖ、Rh、Pt、Nb、Mo、Ｗ、Cr、Mn、Fe、Co、N
i、Ru等を示す）などは、安定な結晶構造をとるため、
高温域での作動に適するものである。また、クロム、マ
ンガン、鉄、コバルト、ニッケル及びルテニウムの金属
酸化物は、他の金属酸化物、ガラス、セラミックス、高
分子材料等の各種の物質と混合して用いることができる
が、他の物質と混合する場合には、光吸収率の変化割合
が少なくなるので、可燃性ガス濃度、検出手段等に応じ
て、混合割合を適宜調節することが必要である。
本発明では、上記した金属酸化物の形状は特に限定はな
く、検出手段に応じて、薄膜状、粉末状などの各種の形
状とすることができる。例えば、後述する透過法により
光吸収率を測定する方法では、薄膜状とすることが一般
的であり、また、拡散反射法により測定する場合には、
粉末状又はこれを成形したペレット状とすることが一般
的である。
く、検出手段に応じて、薄膜状、粉末状などの各種の形
状とすることができる。例えば、後述する透過法により
光吸収率を測定する方法では、薄膜状とすることが一般
的であり、また、拡散反射法により測定する場合には、
粉末状又はこれを成形したペレット状とすることが一般
的である。
薄膜は、通常ガラス、石英、サファイアなどの透明基板
上に形成する。薄膜の形成方法は、特に限定はなく、ス
パッタ蒸着法、真空蒸着法、CVD法などのいわゆる気相
法や、金属アルコキシド、金属硝酸塩などの溶液を基板
上に塗布し、熱分解する方法など、各種の公知法が適用
できる。薄膜の厚さは、特に限定されないが、光吸収率
の変化は、主として薄膜の表面部分でのみ生じるので、
薄膜が厚くなりすぎると、光吸収率の変化割合が少なく
なり、検出感度が低下する。通常、スパッタ蒸着法で形
成される薄膜のように均質な薄膜の場合には、比較的表
面積が小さいので、５〜20nm程度が適当であり、溶液を
塗布し、熱分解する方法では、形成される薄膜の表面積
が比較的広いので、より厚い膜厚でも、光吸収率の変化
を検出することができる。
上に形成する。薄膜の形成方法は、特に限定はなく、ス
パッタ蒸着法、真空蒸着法、CVD法などのいわゆる気相
法や、金属アルコキシド、金属硝酸塩などの溶液を基板
上に塗布し、熱分解する方法など、各種の公知法が適用
できる。薄膜の厚さは、特に限定されないが、光吸収率
の変化は、主として薄膜の表面部分でのみ生じるので、
薄膜が厚くなりすぎると、光吸収率の変化割合が少なく
なり、検出感度が低下する。通常、スパッタ蒸着法で形
成される薄膜のように均質な薄膜の場合には、比較的表
面積が小さいので、５〜20nm程度が適当であり、溶液を
塗布し、熱分解する方法では、形成される薄膜の表面積
が比較的広いので、より厚い膜厚でも、光吸収率の変化
を検出することができる。
また、金属酸化物を粉末状で用いる場合には、微粉末状
とすることが好ましく、粒径１μｍ以下程度とすること
が適当である。
とすることが好ましく、粒径１μｍ以下程度とすること
が適当である。
更に、本発明の可燃性ガス検知材料では、クロム、マン
ガン、鉄、コバルト、ニッケル及びルテニウムの少なく
とも１種の金属酸化物に、白金、金、銀、パラジウム、
イリジウム及びロジウムの少なくとも１種の貴金属を混
合して用いる場合に、応答速度を向上させることができ
る。これは、これらの貴金属の存在によって、酸素陰イ
オンの吸脱着速度、及び可燃性ガスと吸着酸素陰イオン
との化学反応速度等が向上することによるものであると
考えられる。
ガン、鉄、コバルト、ニッケル及びルテニウムの少なく
とも１種の金属酸化物に、白金、金、銀、パラジウム、
イリジウム及びロジウムの少なくとも１種の貴金属を混
合して用いる場合に、応答速度を向上させることができ
る。これは、これらの貴金属の存在によって、酸素陰イ
オンの吸脱着速度、及び可燃性ガスと吸着酸素陰イオン
との化学反応速度等が向上することによるものであると
考えられる。
上記した白金、金、銀、パラジウム、イリジウム及びロ
ジウムの少なくとも１種の貴金属は、金属酸化物に微粒
子の状態で担持された状態であることが好ましく、粒径
は、1nm〜100nm程度が好ましい。担持量は、金属酸化物
と貴金属の合計量に対して、0.01〜10重量％程度の範囲
が適当である。
ジウムの少なくとも１種の貴金属は、金属酸化物に微粒
子の状態で担持された状態であることが好ましく、粒径
は、1nm〜100nm程度が好ましい。担持量は、金属酸化物
と貴金属の合計量に対して、0.01〜10重量％程度の範囲
が適当である。
貴金属の担持方法は、公知の方法に従えばよく、例え
ば、金属酸化物膜を形成した後、上記した貴金属を含む
水溶液を塗布し、焼成する方法、金属酸化物の粉末に上
記貴金属を含む水溶液を含浸させた後焼成する方法、ス
パッタ蒸着法により金属酸化物膜上に貴金属を析出させ
る方法、スパッタ蒸着法により金属酸化物と上記析出貴
金属を同時に析出させる方法、金属酸化物と上記貴金属
を含む溶液を基板上に塗布し、熱分解する方法等を挙げ
ることができる。
ば、金属酸化物膜を形成した後、上記した貴金属を含む
水溶液を塗布し、焼成する方法、金属酸化物の粉末に上
記貴金属を含む水溶液を含浸させた後焼成する方法、ス
パッタ蒸着法により金属酸化物膜上に貴金属を析出させ
る方法、スパッタ蒸着法により金属酸化物と上記析出貴
金属を同時に析出させる方法、金属酸化物と上記貴金属
を含む溶液を基板上に塗布し、熱分解する方法等を挙げ
ることができる。
本発明の検知材料は、酸素の存在下において、可燃性ガ
スと接触する際に光吸収率の変化が生じる。酸素の存在
量は、特に限定的ではなく、0.01vol％程度以上の酸素
が存在すれば、光吸収率の変化を検出することが可能で
あるが、通常１〜100vol％程度と酸素濃度であることが
好ましい。酸素濃度が高くなると金属酸化物表面に吸着
する酸素量が増加して、金属酸化物から電子を多く奪
い、金属酸化物の電子密度が低下する。このため、酸素
濃度は検知材料の光吸収率変化に影響を与え、酸素濃度
が高くなると光吸収率が大きくなる傾向にある。従っ
て、可燃性ガス濃度を求めるためには、測定雰囲気の酸
素濃度における可燃性ガス濃度と光吸収率との関係を求
めておく必要がある。
スと接触する際に光吸収率の変化が生じる。酸素の存在
量は、特に限定的ではなく、0.01vol％程度以上の酸素
が存在すれば、光吸収率の変化を検出することが可能で
あるが、通常１〜100vol％程度と酸素濃度であることが
好ましい。酸素濃度が高くなると金属酸化物表面に吸着
する酸素量が増加して、金属酸化物から電子を多く奪
い、金属酸化物の電子密度が低下する。このため、酸素
濃度は検知材料の光吸収率変化に影響を与え、酸素濃度
が高くなると光吸収率が大きくなる傾向にある。従っ
て、可燃性ガス濃度を求めるためには、測定雰囲気の酸
素濃度における可燃性ガス濃度と光吸収率との関係を求
めておく必要がある。
本発明における検知対象は、可燃性ガスであり、例えば
メタン、エタン、エチレン、プロパン等の炭化水素ガ
ス、水素、一酸化炭素、アルコール蒸気等を挙げること
ができる。
メタン、エタン、エチレン、プロパン等の炭化水素ガ
ス、水素、一酸化炭素、アルコール蒸気等を挙げること
ができる。
本発明の可燃性ガス検知方法では、酸素の存在下におい
て、検知材料が可燃性ガスと接触した際の検知材料の光
吸収率を測定すればよく、光吸収率の測定方法として
は、公知の方法をいずれも適用することができる。例え
ば、透明基板上に薄膜状の金属酸化物層を形成した検知
材料を用いて透過光の光吸収率を測定する方法、粉末
状、ペレット状等の金属変化物を用いて、拡散反射法で
測定する方法、光導波路表面に金属酸化物を付着させて
測定する方法、光−音響効果を利用して測定する方法な
ど各種の公知の方法が可能である。
て、検知材料が可燃性ガスと接触した際の検知材料の光
吸収率を測定すればよく、光吸収率の測定方法として
は、公知の方法をいずれも適用することができる。例え
ば、透明基板上に薄膜状の金属酸化物層を形成した検知
材料を用いて透過光の光吸収率を測定する方法、粉末
状、ペレット状等の金属変化物を用いて、拡散反射法で
測定する方法、光導波路表面に金属酸化物を付着させて
測定する方法、光−音響効果を利用して測定する方法な
ど各種の公知の方法が可能である。
光吸収率は、吸光度、吸収度、透過率など通常用いられ
る各種の基準によって評価することができる。
る各種の基準によって評価することができる。
測定光の波長は、特に限定的ではないが、300nm〜1100n
m程度とすることが好ましい。光吸収率の測定は、応答
速度を上げるために100〜500℃程度の加熱下に行なうこ
とが好ましいが、これに限定されるものではない。
m程度とすることが好ましい。光吸収率の測定は、応答
速度を上げるために100〜500℃程度の加熱下に行なうこ
とが好ましいが、これに限定されるものではない。
発明の効果 本発明によれば、光信号による可燃性ガスの検知が可能
となる。このため、防曝性に優れ、電磁気的妨害を受け
にくいガス検知装置を作製することができ、また、光情
報システムや光制御システムと組み合わせることも可能
となる。
となる。このため、防曝性に優れ、電磁気的妨害を受け
にくいガス検知装置を作製することができ、また、光情
報システムや光制御システムと組み合わせることも可能
となる。
実施例 以下実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
実施例１ ガラス基板上に、厚さ10nmの酸化コバルト（Co3O4）薄
膜を、スパッタ蒸着法で形成した。
膜を、スパッタ蒸着法で形成した。
酸化コバルト薄膜を300℃に保ち、（ａ）標準空気（21
％酸素＋79％窒素）、（ｂ）１％のエチレンを含む空
気、（ｃ）１％の水素を含む空気、（ｄ）１％の一酸化
炭素を含む空気、または（ｅ）15％酸素＋85％窒素の混
合気体のいずれかの中で、透過光の可視光吸収スペクト
ルを測定した。結果を第１図に示す。
％酸素＋79％窒素）、（ｂ）１％のエチレンを含む空
気、（ｃ）１％の水素を含む空気、（ｄ）１％の一酸化
炭素を含む空気、または（ｅ）15％酸素＋85％窒素の混
合気体のいずれかの中で、透過光の可視光吸収スペクト
ルを測定した。結果を第１図に示す。
（ａ）と（ｂ）〜（ｃ）との比較により、空気中に可燃
性ガスが存在することで酸化コバルトの吸光度が低下す
ることが判る。
性ガスが存在することで酸化コバルトの吸光度が低下す
ることが判る。
（ａ）と（ｅ）を比較することにより、酸素濃度が減少
することで酸化コバルトの吸光度が低下することが判
る。
することで酸化コバルトの吸光度が低下することが判
る。
また、酸化コバルト薄膜を250℃に保ち、雰囲気を標準
空気から１％の一酸化炭素を含む空気に切り替え、60分
経過後に再び標準空気に戻したときの、波長700nmの光
に対する酸化コバルト薄膜の吸光度の変化を調べた。結
果を第２図に示す。空気中の一酸化炭素の有無により、
可逆的に酸化コバルトの吸光度が変化することが判る。
空気から１％の一酸化炭素を含む空気に切り替え、60分
経過後に再び標準空気に戻したときの、波長700nmの光
に対する酸化コバルト薄膜の吸光度の変化を調べた。結
果を第２図に示す。空気中の一酸化炭素の有無により、
可逆的に酸化コバルトの吸光度が変化することが判る。
酸化コバルト薄膜を250℃に保ち、雰囲気を標準空気、
および0.5％〜10％の一酸化炭素を含む空気に変えて、
波長700nmの光に対する酸化コバルト薄膜の吸光度の変
化を調べた。結果を第３図に示す。空気中の一酸化炭素
濃度に応じた吸光度の変化が得られることが判る。
および0.5％〜10％の一酸化炭素を含む空気に変えて、
波長700nmの光に対する酸化コバルト薄膜の吸光度の変
化を調べた。結果を第３図に示す。空気中の一酸化炭素
濃度に応じた吸光度の変化が得られることが判る。
実施例２ 厚み10nmの酸化コバルト（Co3O4）薄膜をスパッタ蒸着
法でガラス基板上に形成し、更にその表面に厚さ0.5nm
相当量のパラジウムをスパッタ蒸着で付着させた。パラ
ジウムは酸化コバルト薄膜表面に1nm程度の超微粒子と
して付着しているものと推定される。
法でガラス基板上に形成し、更にその表面に厚さ0.5nm
相当量のパラジウムをスパッタ蒸着で付着させた。パラ
ジウムは酸化コバルト薄膜表面に1nm程度の超微粒子と
して付着しているものと推定される。
この薄膜を150℃に保ち、（ａ）標準空気および（ｂ）
１％の水素を含む空気中で透過光の光吸収スペクトルを
測定した。結果を第４図に示す。
１％の水素を含む空気中で透過光の光吸収スペクトルを
測定した。結果を第４図に示す。
水素の存在により吸光度が低下し、パラジウムを付着さ
せた酸化コバルトでは、150℃でも水素の検知が可能で
あることが判る。
せた酸化コバルトでは、150℃でも水素の検知が可能で
あることが判る。
実施例３ 硝酸コバルト、硝酸マンガン、硝酸鉄、硝酸ニッケル、
硝酸、硝酸ランタン、硝酸ストロンチウム、硝酸クロ
ム、塩化ルテニウム、または塩化金酸について、それぞ
れ金属イオン濃度0.2mol/とした水溶液を別々に調製
した。これらを第１表の酸化物組成の欄に示した原子比
となるように混合し、石英基板上に塗布し、空気中室温
で２時間乾燥する事により、表面に金属塩の被膜が付着
した石英板を得た。アンモニア蒸気で満たしたガラス容
器中にこの石英板を入れ、１時間放置した。再び空気中
室温に１時間放置し、この後電気炉で空気中400℃から7
00℃で３時間焼成し、目的とする酸化物薄膜を得た。
硝酸、硝酸ランタン、硝酸ストロンチウム、硝酸クロ
ム、塩化ルテニウム、または塩化金酸について、それぞ
れ金属イオン濃度0.2mol/とした水溶液を別々に調製
した。これらを第１表の酸化物組成の欄に示した原子比
となるように混合し、石英基板上に塗布し、空気中室温
で２時間乾燥する事により、表面に金属塩の被膜が付着
した石英板を得た。アンモニア蒸気で満たしたガラス容
器中にこの石英板を入れ、１時間放置した。再び空気中
室温に１時間放置し、この後電気炉で空気中400℃から7
00℃で３時間焼成し、目的とする酸化物薄膜を得た。
これらの薄膜について、空気中および１％の一酸化炭素
を含む空気中で吸光度を調べた。結果を第１表に示す。
を含む空気中で吸光度を調べた。結果を第１表に示す。
一酸化炭素が存在することにより、吸光度が減少するこ
とが明らかである。
とが明らかである。
第１図は、各種雰囲気中での可視光吸収スペクトルを表
わす図、第２図は、一酸化炭素との接触による吸光度変
化を表わす図、第３図は一酸化炭素と吸光度との関係を
表わす図、第４図は、空気中及び１％の水素を含む空気
中での光吸収スペクトルを表わす図である。
わす図、第２図は、一酸化炭素との接触による吸光度変
化を表わす図、第３図は一酸化炭素と吸光度との関係を
表わす図、第４図は、空気中及び１％の水素を含む空気
中での光吸収スペクトルを表わす図である。
Claims (5)
- 【請求項１】クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケ
ル及びルテニウムから選ばれた少なくとも１種の金属の
酸化物を含有することを特徴とする光信号による可燃性
ガス検知用検知材料。 - 【請求項２】クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケ
ル及びルテニウムから選ばれた少なくとも１種の金属の
酸化物、並びに白金、金、銀、パラジウム、イリジウム
及びロジウムから選ばれた少なくとも１種の貴金属を含
有することを特徴とする光信号による可燃性ガス検知用
検知材料。 - 【請求項３】クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケ
ル及びルテニウムから選ばれた少なくとも１種の金属の
酸化物に、微粒子状の貴金属を担持させたものであるこ
とを特徴とする請求項２に記載の検知材料。 - 【請求項４】金属酸化物を薄膜状に透明基板上に形成し
てなる請求項１〜３のいずれかに記載の検知材料。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の検知材料
が、酸素の存在下に可燃性ガスと接触する際の検知材料
の光吸収率を測定することを特徴とする可燃性ガス検知
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226695A JPH0672876B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 可燃性ガス検知材料、及び可燃性ガス検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226695A JPH0672876B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 可燃性ガス検知材料、及び可燃性ガス検知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0389162A JPH0389162A (ja) | 1991-04-15 |
| JPH0672876B2 true JPH0672876B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=16849206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1226695A Expired - Lifetime JPH0672876B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 可燃性ガス検知材料、及び可燃性ガス検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672876B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4390935T1 (de) * | 1992-03-04 | 1994-02-17 | Fujitsu Ltd | Verfahren und Vorrichtung zum vereinfachten Messen der Umgebungsatmosphäre |
| US5994144A (en) * | 1992-03-04 | 1999-11-30 | Fujitsu Limited | Simplified environmental atmosphere measuring method |
| DE4390935C2 (de) * | 1992-03-04 | 1996-08-29 | Fujitsu Ltd | Verfahren zum vereinfachten Messen der Umgebungsatmosphäre |
| JP2945929B2 (ja) * | 1993-05-07 | 1999-09-06 | 科学技術振興事業団 | 可燃性ガスの光識別検知方法および光吸収検知材 |
| US5750406A (en) * | 1993-11-04 | 1998-05-12 | Fujitsu Limited | Environment monitoring test piece and test method |
| JP2728199B2 (ja) * | 1995-07-26 | 1998-03-18 | 工業技術院長 | 一酸化炭素ガスセンサー用ニッケル−コバルト複合酸化物膜の製造方法 |
| JP2007155436A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Japan Atomic Energy Agency | 水素ガスの高感度検出方法及びそれに使用される水素検出材料 |
| US7489835B1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-02-10 | General Electric Company | Sensing system with fiber gas sensor |
| US8048384B1 (en) * | 2010-08-31 | 2011-11-01 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Chemochromic hydrogen sensors |
| CN106841067B (zh) * | 2017-01-17 | 2019-05-28 | 大连理工大学 | 一种基于选择性波段的气体传感器及其检测方法 |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1226695A patent/JPH0672876B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0389162A (ja) | 1991-04-15 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |