JPH0721476B2 - Organic semiconductor gas sensor-element - Google Patents

Organic semiconductor gas sensor-element

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JPH0721476B2
JPH0721476B2 JP19933786A JP19933786A JPH0721476B2 JP H0721476 B2 JPH0721476 B2 JP H0721476B2 JP 19933786 A JP19933786 A JP 19933786A JP 19933786 A JP19933786 A JP 19933786A JP H0721476 B2 JPH0721476 B2 JP H0721476B2
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JP
Japan
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organic semiconductor
gas sensor
sensor element
semiconductor gas
insoluble
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JP19933786A
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JPS6353460A (en
Inventor
静邦 矢田
肇 木下
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鐘紡株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は有機半導体ガスセンサー素子に係り、更に詳細
にはフェノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物
とアルデヒド類の縮合物である芳香族系ポリマーの熱処
理物を適用した極性ガスの吸着及び脱着により電気伝導
度の変化により、センサー機能を発揮する有機半導体ガ
スセンサー素子に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an organic semiconductor gas sensor element, and more specifically to an aromatic system which is a condensate of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde. The present invention relates to an organic semiconductor gas sensor element that exerts a sensor function by a change in electric conductivity due to adsorption and desorption of a polar gas to which a heat-treated polymer product is applied.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高分子材料は成型性、軽量性及び量産性に優れている。
そのため高分子材料のこれらの特性を生かして、電気的
に半導性を有する有機高分子材料がエレクトロニクス産
業を始めとし、多くの産業分野において希求されてい
る。初期の有機半導体はフィルム状、あるいは板状に成
形することが困難であり、用途的にも限定されていた。
近年、ポリアセチレンを代表例とする比較的成形性に優
れた有機半導体が得られる様になった。ところが、ポリ
アセチレンは酸素によって酸化され易い欠点がある。こ
のため空気中で取り扱うことが困難であり工業材料とし
ては実用性に欠ける。
Polymer materials are excellent in moldability, light weight and mass productivity.
Therefore, by utilizing these characteristics of the polymer material, an organic polymer material having electrical semiconductivity is desired in many industrial fields including the electronics industry. Early organic semiconductors were difficult to form into a film or a plate, and their applications were limited.
In recent years, organic semiconductors having polyacetylene as a representative example and having relatively excellent moldability have been obtained. However, polyacetylene has a drawback that it is easily oxidized by oxygen. For this reason, it is difficult to handle in air and is not practical as an industrial material.

また本願と同一出願人の出願にかかる特開昭58−136649
号公報には炭素、水素および酸素から成る芳香族系縮合
ポリマーの熱処理物であって水素原子/炭素原子の原子
比が0.6〜0.15のポリアセン系骨格構造を含有する不溶
不融性基体が開示されている。上記不溶不融性基体は耐
熱性、耐酸化性に優れている。しかしながら上記不溶不
融性基体を用いた有機半導体ガスセンサー素子に関して
は何ら記載されていない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-136649 filed by the same applicant as the present application
Japanese Patent Publication discloses an insoluble infusible substrate which is a heat-treated product of an aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, and which contains a polyacene skeleton structure having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.6 to 0.15. ing. The insoluble and infusible substrate has excellent heat resistance and oxidation resistance. However, nothing is described about the organic semiconductor gas sensor element using the insoluble and infusible substrate.

また本願と同一出願人の出願にかかる特開昭60−152554
号公報には炭素、水素および酸素からなる芳香族系縮合
ポリマーの熱処理物であって水素原子/炭素原子の原子
比が0.60〜0.15であり、かつBET法による比表面積値が6
00m2/g以上であるポリアセン系骨格を含有する不溶不融
性基体が開示されている。しかしながら、この先願の明
細書にも上記不溶不融性基体を用いた有機半導体ガスセ
ンサー素子に関しては何ら記載されていない。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-152554 filed by the same applicant as the present application
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-242242 discloses a heat-treated product of an aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.60 to 0.15 and having a specific surface area value of 6 according to the BET method.
An insoluble and infusible substrate containing a polyacene-based skeleton of 00 m 2 / g or more is disclosed. However, the specification of this prior application does not describe anything about the organic semiconductor gas sensor element using the insoluble and infusible substrate.

また本願と同一出願人の出願にかかる先願の特願昭60−
58603号は未だ未公開であるが、同先願において、炭
素、水素および酸素から成る芳香族系縮合ポリマーの熱
処理物であって、水素原子/炭素原子の原子比が0.6〜
0.05であるポリアセン系骨格構造を有し、BET法による
比表面積値が少なくとも600m2/g以上であり、平均孔径1
0μm以下の連通孔を有する多孔性有機半導体が提案さ
れている。この先願の明細書にも、上記多孔性有機半導
体の用途の1つとしてセンサー材が掲げられているもの
の有機半導体ガスセンサー素子に関する具体例は何ら記
載されていない。
In addition, Japanese Patent Application No. Sho 60-
No. 58603 has not been published yet, but in the prior application, it is a heat-treated product of an aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, and has an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.6 to.
It has a polyacene-based skeleton structure of 0.05, a specific surface area value by BET method of at least 600 m 2 / g or more, an average pore diameter of 1
A porous organic semiconductor having a communication hole of 0 μm or less has been proposed. The specification of this prior application also mentions a sensor material as one of the uses of the porous organic semiconductor, but does not describe any specific example of the organic semiconductor gas sensor element.

一方、高度技術社会の深化が進むにつれ、各種センサー
が社会的にも産業的にもますます重要になってきてい
る。ガスセンサーは酸化スズ、酸化亜鉛等の酸化物半導
体素子を用いたガスセンサーの提案以来、セラミックス
多孔体等様々な無機物を用いたガスセンサー素子が開発
され、多くの工業分野および家庭で使用されている。ま
た、有機物を用いたガスセンサーも開発が進められ、吸
湿性ポリマーを用いた湿度センサー等が既に使用されて
いるが、欠点も多い。例えば上記湿度センサーは吸湿に
よる樹潤と脱湿による収縮が劣化につながり易いことが
指摘されている。
On the other hand, various sensors are becoming more important both socially and industrially as the high technology society deepens. Since the proposal of gas sensors using oxide semiconductor elements such as tin oxide and zinc oxide, gas sensor elements using various inorganic materials such as porous ceramics have been developed and used in many industrial fields and homes. There is. Further, a gas sensor using an organic substance has been developed, and a humidity sensor using a hygroscopic polymer has already been used, but there are many drawbacks. For example, it has been pointed out that the humidity sensor described above is apt to deteriorate due to moisture absorption and contraction due to dehumidification.

しかしながら、耐酸化性、耐薬品性に優れた有機半導体
ガスセンサー素子はハイテクノロジー時代の今日、社会
的ニーズが非常に大きいにもかかわらず、未だ開発され
ていない。
However, an organic semiconductor gas sensor element excellent in oxidation resistance and chemical resistance has not yet been developed in spite of great social needs in today's high technology era.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明の目的は有機半導体ガスセンサー素子を提供する
にある。
An object of the present invention is to provide an organic semiconductor gas sensor element.

本発明の他の目的は耐酸化性、耐薬品性に優れた有機半
導体ガスセンサー素子を提供するにある。
Another object of the present invention is to provide an organic semiconductor gas sensor element having excellent oxidation resistance and chemical resistance.

本発明のさらに他の目的は気体分子の吸着および脱着に
伴い電気伝導度が変化することを利用した有機半導体ガ
スセンサー素子を提供するにある。
Yet another object of the present invention is to provide an organic semiconductor gas sensor element that utilizes the change in electrical conductivity associated with adsorption and desorption of gas molecules.

本発明のさらに他の目的はフィルム状、板状、円筒状等
の形態にある有機半導体ガスセンサー素子を提供するに
ある。
Still another object of the present invention is to provide an organic semiconductor gas sensor element in the form of a film, a plate, a cylinder or the like.

本発明のさらに他の目的は気体分子の吸着および脱着が
繰り返し行うことが可能な又吸着および脱着の繰り返し
に対して安定な有機半導体ガスセンサー素子を提供する
にある。
Still another object of the present invention is to provide an organic semiconductor gas sensor element capable of repeatedly adsorbing and desorbing gas molecules and stable against repeated adsorption and desorption.

本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から明
らかとなろう。
Further objects and advantages of the present invention will be apparent from the following description.

本発明によれば、本発明の上記目的および利点はフェノ
ール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とアルデヒ
ド類との縮合物である芳香族系縮合ポリマーの熱処理物
であって水素原子/炭素原子の原子比が0.6〜0.15であ
るポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体から成
る成形体に少なくとも2つの電極を取り付けたことを特
徴とする有機半導体ガスセンサー素子によって達成され
る。
According to the present invention, the above objects and advantages of the present invention are a heat-treated product of an aromatic condensation polymer which is a condensate of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde, and which comprises hydrogen atoms / carbon atoms. It is achieved by an organic semiconductor gas sensor element characterized in that at least two electrodes are attached to a molded body made of an insoluble and infusible substrate having a polyacene skeleton structure having an atomic ratio of 0.6 to 0.15.

本発明における芳香族系縮合ポリマーは、フェノール性
水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とアルデヒド類と
の縮合物である。かかる芳香族炭化水素化合物としては
例えばフェノール、クレゾール、キシレノールの如きい
わゆるフェノール類が好適であるが、これらに限られな
い、例えば下記式 ここで、xおよびyはそれぞれ独自に0、1、又は2で
ある。
The aromatic condensation polymer in the present invention is a condensation product of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde. As such an aromatic hydrocarbon compound, for example, so-called phenols such as phenol, cresol and xylenol are preferable, but not limited to these, for example, the following formula Here, x and y are 0, 1, or 2 independently.

で表されるメチレン−ビスフェノール類であることがで
き、あるいはヒドロキシ−ビフェニル類、ヒドロキシナ
フタレン類であることもできる。これらのうち、実用的
にはフェノール類、特にフェノールが好適である。
And methylene-bisphenols, hydroxy-biphenyls, and hydroxynaphthalenes. Of these, phenols, particularly phenol, are suitable for practical use.

本発明における芳香族系縮合ポリマーとしては、さらに
フェノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物の1
部をフェノール性水酸基を有さない芳香族炭化水素化合
物、例えばキシレン、トルエン等で置換した変性芳香族
系ポリマー、例えばフェノールとキシレンとホルムアル
デヒドとの縮合物である変性芳香族系ポリマーを用いる
こともできる。
The aromatic condensation polymer in the present invention further includes 1 of aromatic hydrocarbon compounds having a phenolic hydroxyl group.
It is also possible to use a modified aromatic polymer in which a part is substituted with an aromatic hydrocarbon compound having no phenolic hydroxyl group, such as xylene or toluene, for example, a modified aromatic polymer which is a condensate of phenol, xylene, and formaldehyde. it can.

またアルデヒドとしてはホルムアルデヒドのみならず、
アセトアルデヒド、フルフラールの如き、その他アルデ
ヒドも使用することができるが、ホルムアルデヒドが好
適である。フェノール・ホルムアルデヒド縮合物として
はノボラック型、又はレゾール型或いはそれらの複合物
のいずれであっても良い。
Also, not only formaldehyde as aldehyde,
Other aldehydes such as acetaldehyde, furfural can be used, but formaldehyde is preferred. The phenol / formaldehyde condensate may be a novolac type, a resol type or a composite thereof.

本発明の有機半導体ガスセンサー素子は上記の如き、芳
香族系縮合ポリマーの熱処理物を利用したものであって
例えば次のようにして製造することができる。
The organic semiconductor gas sensor element of the present invention uses the heat-treated product of the aromatic condensation polymer as described above, and can be manufactured, for example, as follows.

フェノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物又は
フェノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とフ
ェノール性水酸基を有さない芳香族炭化水素化合物およ
びアルデヒド類の初期縮合物を準備し、この初期縮合物
を適当な型に流し込み、例えば50〜200℃の温度に加熱
して、該型内で例えばフィルム状あるいは円筒状等の形
態に硬化し、且つ変換し、次いでこの硬化体を非酸化性
雰囲気下(真空状態も含む)350〜800℃の温度、好まし
くは400〜700℃の温度まで加熱する。
Prepare an initial condensation product of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group or an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aromatic hydrocarbon compound not having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde, and It is poured into a suitable mold and heated at a temperature of, for example, 50 to 200 ° C. to be cured and converted into a film-like or cylindrical form in the mold, and then the cured product is treated under a non-oxidizing atmosphere ( Heating to a temperature of 350 to 800 ° C, preferably 400 to 700 ° C (including vacuum).

熱処理の際の好ましい昇温速度は、使用する芳香族系ポ
リマー又はその硬化処理の程度あるいはその形状等によ
って多少相違するが一般に室温から300℃程度の温度ま
では比較的大きな昇温速度とすることが可能であり、例
えば100℃/時間の速度とすることも可能である。300℃
以上の温度になると、該芳香族系縮合ポリマーの熱分解
が開始し、水蒸気(H2O)、水素、メタン、一酸化炭素
の如きガスが発生し始めるため、充分に遅い速度で昇温
せしめるのが有利である。
The preferable heating rate at the time of heat treatment is somewhat different depending on the degree of the aromatic polymer used or its curing treatment or its shape, etc., but generally a relatively large heating rate from room temperature to about 300 ° C. It is also possible, for example, to set a rate of 100 ° C./hour. 300 ° C
At the above temperature, thermal decomposition of the aromatic condensation polymer starts, and gases such as steam (H 2 O), hydrogen, methane, and carbon monoxide start to be generated, so the temperature can be raised at a sufficiently slow rate. Is advantageous.

芳香族系ポリマーにかかる加熱、熱処理は非酸化性雰囲
気下においておこなわれる。非酸化性雰囲気は例えば窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素等であ
り、窒素が好ましく用いられる。かかる非酸化性雰囲気
は静止していても流動していてもさしつかえない。
The heating and heat treatment of the aromatic polymer are performed in a non-oxidizing atmosphere. The non-oxidizing atmosphere is, for example, nitrogen, argon, helium, neon, carbon dioxide or the like, and nitrogen is preferably used. The non-oxidizing atmosphere may be stationary or flowing.

かくして、上記加熱、熱処理により、本発明の有機半導
体ガスセンサー素子に用いる不溶不融性基体から成る成
形体が得られるが、さらに次のようにして製造すること
もできる。
Thus, by the above heating and heat treatment, a molded body composed of the insoluble and infusible substrate used for the organic semiconductor gas sensor element of the present invention can be obtained, but it can be further manufactured as follows.

上記初期縮合物と無機塩とを含む水溶液を調製し、この
水溶液を適当な型に流し込み、次いで水分の蒸発を抑止
しつつ、該水溶液を該型内で例えばフィルム状あるいは
円筒状等の形態に硬化し且つ変換し、次いでこの硬化体
を非酸化性雰囲気中で350℃〜800℃の温度まで加熱し、
次いで得られた熱処理体を洗浄して該熱処理体に含有さ
れる無機塩を除去する。
An aqueous solution containing the above-mentioned initial condensate and an inorganic salt is prepared, and the aqueous solution is poured into an appropriate mold, and then the aqueous solution is formed into a form such as a film or a cylinder in the mold while suppressing evaporation of water. Cure and convert, then heat the cured body in a non-oxidizing atmosphere to a temperature of 350 ° C to 800 ° C,
Next, the obtained heat-treated body is washed to remove the inorganic salt contained in the heat-treated body.

初期縮合物と共に用いる上記無機塩は後の工程で除去さ
れ、硬化体に連通孔を付与するために用いられる孔形成
剤であり、例えば塩化亜鉛、リン酸ナトリウム、水酸化
カリウムあるいは硫化カリウム等である。これらのうち
塩化亜鉛が好ましく用いられる。無機塩は初期縮合物の
例えば2.5〜10重量倍で用いることができる。初期縮合
物と無機塩の水溶液は使用する無機塩の種類によっても
異なるが、例えば無機塩の0.1〜1重量倍量の水を用い
て調製することができる。かくして、該水溶液は適当な
型に流し込まれ、例えば50〜200℃の温度に加熱され
る。この加熱の際、水溶液中の水分の蒸発を抑止するの
が肝要である。すなわち、水溶液中において初期縮合物
は加熱を受けて徐々に硬化し、塩化亜鉛、水を分離しな
がら連通孔が発達し、3次元網目構造に成長するものと
考えられる。
The inorganic salt used together with the initial condensate is a pore-forming agent that is removed in a later step and is used for imparting communicating pores to the hardened material, such as zinc chloride, sodium phosphate, potassium hydroxide or potassium sulfide. is there. Of these, zinc chloride is preferably used. The inorganic salt can be used, for example, in an amount of 2.5 to 10 times the initial condensation product. Although the aqueous solution of the initial condensate and the inorganic salt varies depending on the type of the inorganic salt used, it can be prepared, for example, by using 0.1 to 1 times the weight of water of the inorganic salt. Thus, the aqueous solution is poured into a suitable mold and heated to a temperature of, for example, 50 to 200 ° C. At the time of this heating, it is important to suppress evaporation of water in the aqueous solution. That is, it is considered that the initial condensate is gradually hardened by being heated in the aqueous solution, and the communication holes are developed while separating zinc chloride and water, and grow into a three-dimensional network structure.

かくして得られた硬化体は前述の方法と同様に非酸化性
雰囲気下(真空状態も含む)で350〜700℃の温度、好ま
しくは400〜600℃の温度まで加熱され熱処理される。得
られた熱処理体を水あるいは希塩酸によって十分に洗浄
することによって、熱処理体中に含まれる無機塩を除去
することができ、その後これを乾燥すると連通孔の発達
したしかも比表面積の大きな多孔性不溶不融性基体を得
ることができる。
The cured product thus obtained is heated to a temperature of 350 to 700 ° C., preferably 400 to 600 ° C., in a non-oxidizing atmosphere (including a vacuum state) in the same manner as in the above-mentioned method to be heat treated. By thoroughly washing the obtained heat-treated body with water or dilute hydrochloric acid, the inorganic salts contained in the heat-treated body can be removed, and if this is then dried, it has porous pores with developed communication holes and a large specific surface area. An infusible substrate can be obtained.

かくして、上記前述あるいは後述の方法で水素原子/炭
素原子の原子比が0.6〜0.15のポリアセン系骨格構造を
有する、あるいはこれに加え平均孔径が10μm以下の連
通孔、例えば0.03〜10μmの連通孔を持ち、且つBET法
による比表面積比が600m2/g以上である、本発明の有機
半導体ガスセンサー素子に用いる不溶不融性基体から成
る成形体が得られる。
Thus, it has a polyacene skeleton structure having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.6 to 0.15 by the above-mentioned method or the method described below, or in addition to this, it has communicating holes with an average pore diameter of 10 μm or less, for example, 0.03 to 10 μm A molded product having an insoluble and infusible substrate used for the organic semiconductor gas sensor element of the present invention, which has a specific surface area ratio of 600 m 2 / g or more by the BET method, is obtained.

該不溶不融性基体の水素原子/炭素原子の原子比が0.6
を越える場合電気伝導度が低く実用性に欠け、又0.15未
満の場合ガスの吸着による電気伝導度の上昇が小さく望
ましくない。
The atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of the insoluble and infusible substrate is 0.6.
If it exceeds 0.1, the electric conductivity is low and it is not practical, and if it is less than 0.15, the increase in the electric conductivity due to adsorption of gas is small, which is not desirable.

該成形体は耐熱性、耐酸化性、耐薬品性に優れている。
また酸素原子/炭素原子の原子比は通常0.06以下、好ま
しくは0.03以下である。またX線回折(CuK2)によれ
ば、メインピークの位置は2θで表して20.5〜23.5°の
間に存在し、また該メインピークの他に41〜46°の間に
ブロードなピークが存在する。
The molded product is excellent in heat resistance, oxidation resistance and chemical resistance.
The atomic ratio of oxygen atoms / carbon atoms is usually 0.06 or less, preferably 0.03 or less. According to X-ray diffraction (CuK 2 ), the position of the main peak is represented by 2θ and exists between 20.5 and 23.5 °, and in addition to the main peak, there is a broad peak between 41 and 46 °. To do.

すなわち上記成形体はポリアセン系のベンゼンの多環構
造がポリアセン系分子間に均一且つ適度に発達したもの
であると理解される。
That is, it is understood that the above-mentioned molded product has a polyacene-based benzene polycyclic structure uniformly and moderately developed among the polyacene-based molecules.

本発明の不溶不融性基体から成る成形体はフィルム状、
板状、円筒状の形態に成形されたものであるが、フィル
ム状に成形されたものが好適であり、このフィルムの厚
みは、0.01〜500μmであり、好ましくは0.01〜10μm
である。
A molded body made of the insoluble and infusible substrate of the present invention is in the form of a film,
Although it is formed into a plate shape or a cylindrical shape, a film shape is preferable, and the thickness of this film is 0.01 to 500 μm, preferably 0.01 to 10 μm.
Is.

本発明の有機半導体ガスセンサー素子は該不溶不融性基
体から成る成形体に少なくとも2つ以上の電極を取り付
けたものである。この電極は例えば金、白金、銅、銀、
アルミニウムの如き伝導性金属を蒸着等の方法を用いて
取り付けたものでもよし、あるいは銀、炭素等の導電性
ペーストを塗布することにより取り付けたものでもよい
が、金、白金を蒸着して取り付けるのが好適である。か
かる電極を取り付けることにより該成形体の電気伝導度
を直接測定することができる。
The organic semiconductor gas sensor element of the present invention is one in which at least two or more electrodes are attached to a molded body made of the insoluble and infusible substrate. This electrode is, for example, gold, platinum, copper, silver,
The conductive metal such as aluminum may be attached by a method such as vapor deposition, or may be attached by applying a conductive paste such as silver or carbon, but gold or platinum is vapor-deposited and attached. Is preferred. By attaching such an electrode, the electrical conductivity of the molded body can be directly measured.

かくして得られた本発明の有機半導体ガスセンサー素子
は極性ガスの吸着により電気伝導度が上昇することを利
用して極性ガスに対して感応するものである。極性ガス
とは分子の構造上双曲子モーメントを持つガスであり例
えば水蒸気、メタノールガス等のアルコール類ガス、ア
セトンガス、一酸化炭素ガス等である。該極性ガス雰囲
気下に本発明の有機半導体ガスセンサー素子をおき、該
極性ガスを吸着させた時、電気伝導度が例えば2〜10,0
00倍に上昇し、次いで該極性ガスを脱着させると電気伝
導度は該極性ガスの吸着前の値まで減少する。また該極
性ガスの吸着および脱着を繰り返すこともでき、この繰
り返しに対して本発明の有機半導体ガスセンサー素子は
劣化することなく非常に安定である。さらに本発明の有
機半導体ガスセンサー素子は該極性ガスの濃度に応じ電
気伝導度が変化するため、該極性ガスの濃度も感知する
ことが可能である。
The thus-obtained organic semiconductor gas sensor element of the present invention is sensitive to a polar gas by utilizing the fact that the electric conductivity increases due to the adsorption of the polar gas. The polar gas is a gas having a hyperbolic moment due to the structure of the molecule, and examples thereof include water vapor, alcohol gas such as methanol gas, acetone gas, carbon monoxide gas and the like. When the organic semiconductor gas sensor element of the present invention is placed under the polar gas atmosphere and the polar gas is adsorbed, the electric conductivity is, for example, 2 to 10,0.
When the polar gas is desorbed, the electrical conductivity decreases to the value before the adsorption of the polar gas. Further, the adsorption and desorption of the polar gas can be repeated, and the organic semiconductor gas sensor element of the present invention is very stable without deterioration against this repetition. Further, since the organic semiconductor gas sensor element of the present invention changes in electric conductivity according to the concentration of the polar gas, it is also possible to detect the concentration of the polar gas.

特に初期縮合物に無機塩を含ませることにより多数の連
通孔を持ち且つBET法による比表面積値が600m2/g以上の
不溶不融性基体から成る成形体を用いた本発明の有機半
導体ガスセンサー素子は、該極性ガスを大量に吸着させ
ることが可能であり、微量のガスに対しても感応するこ
とができる。
In particular, the organic semiconductor gas of the present invention using a molded body composed of an insoluble and infusible substrate having a large number of communicating holes by including an inorganic salt in the initial condensate and having a specific surface area value by the BET method of 600 m 2 / g or more. The sensor element can adsorb a large amount of the polar gas, and can be sensitive to a small amount of gas.

以上の様に本発明の有機半導体ガスセンサー素子は耐熱
性、耐酸化性、耐薬品性に優れ、しかも極性ガスの吸着
および脱着に応じて電気伝導度が変化し、さらに吸着お
よび脱着の繰り返しが可能であり、その繰り返しによ
り、劣化することがない良好なガスセンサー素子であ
る。
As described above, the organic semiconductor gas sensor element of the present invention is excellent in heat resistance, oxidation resistance, and chemical resistance, and its electric conductivity changes depending on adsorption and desorption of polar gas, and further adsorption and desorption can be repeated. It is possible and is a good gas sensor element that does not deteriorate due to repetition thereof.

実施例1 (1)メタノール可溶性レゾール(約60%濃度)をフィル
ムアプリケータでガラス板上に成膜し、約150℃の温度
で1時間加熱して硬化させた。
Example 1 (1) Methanol-soluble resol (about 60% concentration) was formed into a film on a glass plate with a film applicator, and heated at a temperature of about 150 ° C. for 1 hour to be cured.

該フェノール樹脂を2cm×1cmの大きさに切断し、その後
シリコニット電気炉中に入れ、窒素気流下で40℃/時間
の温度まで昇温して600℃まで熱処理を行ないフィルム
状の不溶不融性基体を得た。該フィルムの厚みは10μm
であり電気伝導度を室温で直流4端子法で測定したとこ
ろ10-8(Ω・cm)-1であった。また元素分析を行ったと
ころ水素原子/炭素原子の原子比は0.35であった。X線
回折からのピークの形状はポリアセン系骨格構造に基因
するパターンであり2θで20〜22°付近にブロードなメ
インピークが存在し、また41〜46°付近に小さなピーク
が確認された。
The phenolic resin is cut into a size of 2 cm x 1 cm, then placed in a siliconit electric furnace, heated to a temperature of 40 ° C / hour under a nitrogen stream, and heat-treated to 600 ° C to form a film insoluble and infusible. A substrate was obtained. The thickness of the film is 10 μm
The electric conductivity was 10 −8 (Ω · cm) −1 when measured by a direct current 4-terminal method at room temperature. Further, an elemental analysis showed that the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms was 0.35. The shape of the peak from X-ray diffraction is a pattern based on the polyacene-based skeleton structure, and a broad main peak was present near 20 to 22 ° at 2θ, and a small peak was confirmed near 41 to 46 °.

該フィルムに真空蒸着機で金を蒸着し、その蒸着面に銅
線を銀導電性ペーストで接着することにより電極を取
り、第1図、第2図に示す有機半導体ガスセンサー素子
を得た。
Gold was vapor-deposited on the film with a vacuum vapor-depositing machine, and a copper wire was adhered to the vapor-deposited surface with a silver conductive paste to obtain an electrode, and the organic semiconductor gas sensor element shown in FIGS. 1 and 2 was obtained.

(2)次に該有機半導体ガスセンサー素子を、第1表に示
したガス雰囲気下に入れ電気伝導度を室温で測定した。
結果はまとめて第1表に示す。その後該有機半導体ガス
センサー素子のあるガス雰囲気を取り除くと電気伝導度
は吸着前の値に戻った。上記の操作を10回繰り返したが
1回目から10回目まですべて同じ結果であった。
(2) Next, the organic semiconductor gas sensor element was placed in the gas atmosphere shown in Table 1 and the electric conductivity was measured at room temperature.
The results are summarized in Table 1. After that, when the gas atmosphere containing the organic semiconductor gas sensor element was removed, the electric conductivity returned to the value before the adsorption. The above operation was repeated 10 times, but the same result was obtained from the 1st time to the 10th time.

実施例2 (1)水溶性レゾール(約60%濃度)/塩化亜塩/水を重
量比で10/25/4の割合で混合した水溶液をフィルムアプ
リケーターでガラス板上に成膜した。次に成膜した水溶
液上にガラス板を被せ水分が蒸発しないようにして約10
0℃の温度で1時間加熱して硬化させた。
Example 2 (1) An aqueous solution prepared by mixing water-soluble resol (about 60% concentration) / chlorite / water at a weight ratio of 10/25/4 was formed on a glass plate with a film applicator. Next, cover the aqueous solution with a glass plate to prevent water from evaporating.
It was cured by heating at a temperature of 0 ° C. for 1 hour.

該フェノール樹脂フィルムを2cm×1cmに切断した後シリ
コニット電気炉中に入れ窒素気流下で40℃/時間の速度
で昇温して、第2表に示した種々の所定温度まで加熱
し、熱処理を行った。次に該熱処理物を希塩酸で洗った
後、水洗し、その後乾燥することによってフィルム状の
多孔体を得た。該フィルムの厚みは50μmであり、BET
法による比表面積値はいずれの熱処理温度でも約2000m2
/gであった。元素分析の測定結果は第2表にまとめて示
す。
The phenol resin film was cut into 2 cm x 1 cm and then placed in a silicon knit electric furnace, heated under a nitrogen stream at a rate of 40 ° C / hour, and heated to various predetermined temperatures shown in Table 2 for heat treatment. went. Next, the heat-treated product was washed with dilute hydrochloric acid, washed with water, and then dried to obtain a film-shaped porous body. The thickness of the film is 50 μm,
The specific surface area by the method is about 2000 m 2 at any heat treatment temperature.
It was / g. The measurement results of elemental analysis are summarized in Table 2.

実施例1と同様にして電極を取り付け、フィルム状有機
半導体ガスセンサー素子を得た。
An electrode was attached in the same manner as in Example 1 to obtain a film-shaped organic semiconductor gas sensor element.

(2)次に該有機半導体ガスセンサー素子を水蒸気雰囲気
下に入れ電気伝導度を室温で測定した。結果はまとめて
第2表に示す。その後該有機半導体ガスセンサー素子の
ある水蒸気雰囲気を取り除くと電気伝導度は吸着前の値
に戻った。
(2) Next, the organic semiconductor gas sensor element was placed in a water vapor atmosphere and the electrical conductivity was measured at room temperature. The results are summarized in Table 2. After that, when the water vapor atmosphere containing the organic semiconductor gas sensor element was removed, the electric conductivity returned to the value before the adsorption.

上記の操作を10回繰り返したが、すべて同じ結果であっ
た。
The above operation was repeated 10 times, but all gave the same results.

実施例3 実施例2のNo.1と同様にして得られたフィルム状有機半
導体ガスセンサー素子を第3表に示したガス雰囲気下に
入れ電気伝導度を室温で測定した。結果はまとめて第3
表に示す。その後該有機半導体ガスセンサー素子のある
ガス雰囲気を取り除くと電気伝導度は吸着前の値に戻っ
た。
Example 3 The film-like organic semiconductor gas sensor element obtained in the same manner as in No. 1 of Example 2 was put in the gas atmosphere shown in Table 3 and the electric conductivity was measured at room temperature. Results are third
Shown in the table. After that, when the gas atmosphere containing the organic semiconductor gas sensor element was removed, the electric conductivity returned to the value before the adsorption.

上記の操作を10回繰り返したが、すべて同じ結果であっ
た。
The above operation was repeated 10 times, but all gave the same results.

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

第1図は本発明の実施例に係る有機半導体ガスセンサー
素子の側面図、第2図はその平面図であり、図中(1)は
不溶不融性基体より成る成形体、(2)は金蒸着膜、(3)は
銅線、(4)は銀導電ペーストを表わす。
FIG. 1 is a side view of an organic semiconductor gas sensor element according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, (1) is a molded body made of an insoluble and infusible substrate, and (2) is Gold vapor deposition film, (3) copper wire, (4) silver conductive paste.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フェノール性水酸基を有する芳香族炭化水
素化合物とアルデヒド類の縮合物である芳香族系縮合ポ
リマーの熱処理物であって、水素原子/炭素原子の原子
比が0.6〜0.15であるポリアセン系骨格構造を有する不
溶不融性基体から成る成形体に少なくとも2つの電極を
取り付けたことを特徴とする有機半導体ガスセンサー素
子。
1. A heat-treated product of an aromatic condensation polymer which is a condensation product of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde, the polyacene having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.6 to 0.15. An organic semiconductor gas sensor element, characterized in that at least two electrodes are attached to a molded body made of an insoluble and infusible substrate having a system skeleton structure.
【請求項2】芳香族ポリマーがフェノールとホルムアル
デヒドとの縮合物である特許請求の範囲第1項に記載の
有機半導体ガスセンサー素子。
2. The organic semiconductor gas sensor element according to claim 1, wherein the aromatic polymer is a condensate of phenol and formaldehyde.
【請求項3】不溶不融性基体が平均孔径10μm以下の連
通孔を持つものである特許請求の範囲第1項に記載の有
機半導体ガスセンサー素子。
3. The organic semiconductor gas sensor element according to claim 1, wherein the insoluble and infusible substrate has communicating holes having an average pore diameter of 10 μm or less.
【請求項4】不溶不融性基体のBET法による比表面積値
が600〜3000cm2/gである特許請求の範囲第1項に記載の
有機半導体ガスセンサー素子。
4. The organic semiconductor gas sensor element according to claim 1, wherein the insoluble and infusible substrate has a specific surface area value by the BET method of 600 to 3000 cm 2 / g.
【請求項5】不溶不融性基体の酸素原子(O)/炭素原子
(C)の原子比が0.06以下であるポリアセン系骨格構造を
有する特許請求の範囲第1項に記載の有機半導体ガスセ
ンサー素子。
5. Oxygen atom (O) / carbon atom of an insoluble and infusible substrate
The organic semiconductor gas sensor element according to claim 1, which has a polyacene skeleton structure in which the atomic ratio of (C) is 0.06 or less.
【請求項6】不溶不融性基体が多数の連通孔を介して3
次元網目構造を示す特許請求の範囲第1項に記載の有機
半導体ガスセンサー素子。
6. An insoluble and infusible substrate is formed through a large number of communicating holes.
The organic semiconductor gas sensor element according to claim 1, which has a three-dimensional network structure.
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