JPS5952781B2 - 感ガス素子 - Google Patents
感ガス素子Info
- Publication number
- JPS5952781B2 JPS5952781B2 JP52055397A JP5539777A JPS5952781B2 JP S5952781 B2 JPS5952781 B2 JP S5952781B2 JP 52055397 A JP52055397 A JP 52055397A JP 5539777 A JP5539777 A JP 5539777A JP S5952781 B2 JPS5952781 B2 JP S5952781B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- sensitive element
- mol
- catalyst
- sensitive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は感ガス素子に係り、特にガス感応体表面に触媒
層を設け感度選択性および経時特性など。
層を設け感度選択性および経時特性など。
を向上せしめた感ガス素子に関する。酸化物半導体表面
にガスが接触すると酸化物半導体の表面の比抵抗が変化
する事を利用した感ガス素子が知られている。
にガスが接触すると酸化物半導体の表面の比抵抗が変化
する事を利用した感ガス素子が知られている。
例えばＮ型半導体性を示すＺｎＯ、ｓｎｏ２、Ｆｅ２Ｏ
３等に還元性ガスが接触すると抵抗値は減少し、また酸
化性ガスが接触すると抵抗値は増加する。またＰ型半導
性を示す酸化物半導体においては抵抗値の増減が逆の関
係を示す。上記のごとき酸化物半導体において、各種ガ
スとの反応性すなわち選択性は、半導体表面温度、表面
電子レベルの構造、気孔率、および気孔・の大きさ等に
より決まるが、一般には酸化物半導体のみでは感ガス素
子として感度が小さく、選択性も十分とは言えない。そ
こで酸化物半導体にＰｔ、Ｐｄなどの触媒を添加含有せ
しめた感度を上げる事が試みられているが以下の如く欠
点を有している。つまり、主成分である酸化物半導体と
触媒とは、それぞれ最適の焼成温度が異なるため、両者
の特徴を充分発揮する焼成温度を選ぶ事がきわめて難し
かつた。さらに感ガス素子として、高温条件下で使用す
る場合（感ガス素子は感度を上げるため加熱部を設け、
酸化物半導体表面を３００℃に保つて使用することが好
ましい）触媒が酸化物半導体中に固溶し、感度の低下、
経時変化の増大などの要因となつていた。本発明は、上
述の従来素子の欠点を改良したもので、一対の電極間に
設けられた、ＺｎＯを９９．８５〜２０モル％、Ｍｅ２
ｏ５を０．１〜５０モル％ （ただし、ＨｅはＶ、Ｎｂ
、Ｔａ、Ｓｂのうち少なくとも一種）およびＨｅ’。
３等に還元性ガスが接触すると抵抗値は減少し、また酸
化性ガスが接触すると抵抗値は増加する。またＰ型半導
性を示す酸化物半導体においては抵抗値の増減が逆の関
係を示す。上記のごとき酸化物半導体において、各種ガ
スとの反応性すなわち選択性は、半導体表面温度、表面
電子レベルの構造、気孔率、および気孔・の大きさ等に
より決まるが、一般には酸化物半導体のみでは感ガス素
子として感度が小さく、選択性も十分とは言えない。そ
こで酸化物半導体にＰｔ、Ｐｄなどの触媒を添加含有せ
しめた感度を上げる事が試みられているが以下の如く欠
点を有している。つまり、主成分である酸化物半導体と
触媒とは、それぞれ最適の焼成温度が異なるため、両者
の特徴を充分発揮する焼成温度を選ぶ事がきわめて難し
かつた。さらに感ガス素子として、高温条件下で使用す
る場合（感ガス素子は感度を上げるため加熱部を設け、
酸化物半導体表面を３００℃に保つて使用することが好
ましい）触媒が酸化物半導体中に固溶し、感度の低下、
経時変化の増大などの要因となつていた。本発明は、上
述の従来素子の欠点を改良したもので、一対の電極間に
設けられた、ＺｎＯを９９．８５〜２０モル％、Ｍｅ２
ｏ５を０．１〜５０モル％ （ただし、ＨｅはＶ、Ｎｂ
、Ｔａ、Ｓｂのうち少なくとも一種）およびＨｅ’。
００を０．０５〜３０モル％（ただしＭｅ’。
はＧａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒのうち少くとも一
種）を含むガス感応体と、シリカアルミナ系化合物に添
加物としてｐｔｃｌ。を０．０１〜１０重量％含む触媒
層とを具備した感ガス素子で感度およびガスの選択性に
優れ、特に長時間の使用による経時変化の少ない感ガス
素子を提供する事を目的とする。なお本発明における組
成範囲は以下の如き理由により限定された。つまりＺｎ
Ｏが９９．８５モル％を超えた場合、Ｍｅ２Ｏ５が０．
１モル％未満の場合、およびＭｅ２″０３が０．０５モ
ル％未満の場合においてはガス吸着による抵抗値変化が
小さく、またＺｎＯが２０モル％未満の場合、Ｈｅ２Ｏ
５が５０モル％を超えた場合、およびＭｅ″２０３が３
０モル％を超えた場合においてはガス吸着による抵抗値
変化が小さく、さらに、温度に対する抵抗値変化が大き
くなるのでこの範囲とした。
種）を含むガス感応体と、シリカアルミナ系化合物に添
加物としてｐｔｃｌ。を０．０１〜１０重量％含む触媒
層とを具備した感ガス素子で感度およびガスの選択性に
優れ、特に長時間の使用による経時変化の少ない感ガス
素子を提供する事を目的とする。なお本発明における組
成範囲は以下の如き理由により限定された。つまりＺｎ
Ｏが９９．８５モル％を超えた場合、Ｍｅ２Ｏ５が０．
１モル％未満の場合、およびＭｅ２″０３が０．０５モ
ル％未満の場合においてはガス吸着による抵抗値変化が
小さく、またＺｎＯが２０モル％未満の場合、Ｈｅ２Ｏ
５が５０モル％を超えた場合、およびＭｅ″２０３が３
０モル％を超えた場合においてはガス吸着による抵抗値
変化が小さく、さらに、温度に対する抵抗値変化が大き
くなるのでこの範囲とした。
さらにシリカ・アルミナ系化合物へのＰｔｃｌ２の添加
量を０．０１〜１０重量％としたのはＰｔｃｌ２は経時
変化特性改良の点から必要であり、０．０１重量％未満
ではその効果が小さく、また１０重量％を超えるとガス
吸着による抵抗値変化が小さくなるので、この範囲とし
た。以下本発明を実施例により詳細に説明する。
量を０．０１〜１０重量％としたのはＰｔｃｌ２は経時
変化特性改良の点から必要であり、０．０１重量％未満
ではその効果が小さく、また１０重量％を超えるとガス
吸着による抵抗値変化が小さくなるので、この範囲とし
た。以下本発明を実施例により詳細に説明する。
まず本発明に係る感ガス素子は例えば第１図に断面的に
示すごとく、筒状絶縁基体１外周面に一対の電極２を有
し、前記筒状絶縁基体１および電極２を被覆するように
ガス感応体３が設けられている。さらに前記ガス感応体
３表面にはＰｔｃｌ２を含むシリカ・アルミナ系化合物
からなる触媒層，４が設けられている。また、前記のよ
うに構成された感ガス素子は例えば第２図に斜視的に示
す如くピン足上に組立てられる。なお、図中５はり−ド
線を、６は絶縁板を７はヒーターを示す。ヒーター７は
ガス感応体の感度を向上させるために設，けられたもの
であり、必要に応じ適宜設けることができる。なお触媒
層４はガス感応体３表面を必ずしも全面的に被覆してい
なくともよい。本発明に係る感ガス素子は例えば以下の
如く製造される。
示すごとく、筒状絶縁基体１外周面に一対の電極２を有
し、前記筒状絶縁基体１および電極２を被覆するように
ガス感応体３が設けられている。さらに前記ガス感応体
３表面にはＰｔｃｌ２を含むシリカ・アルミナ系化合物
からなる触媒層，４が設けられている。また、前記のよ
うに構成された感ガス素子は例えば第２図に斜視的に示
す如くピン足上に組立てられる。なお、図中５はり−ド
線を、６は絶縁板を７はヒーターを示す。ヒーター７は
ガス感応体の感度を向上させるために設，けられたもの
であり、必要に応じ適宜設けることができる。なお触媒
層４はガス感応体３表面を必ずしも全面的に被覆してい
なくともよい。本発明に係る感ガス素子は例えば以下の
如く製造される。
すなわち、ＺｎＯ，Ｍｅ２Ｏ５（ＭｅはＶ，．Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｓｂのうち少くとも一種）およびＭｅ２Ｏ５（Ｍｅ
はＣａ，Ｂ，Ｉｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｃｒのうち少くとも一
種）を所定組成比で秤取し、混合したのち、水またはバ
インダーを加えペースト状とし、第１図に示すごとく一
対の電極２を設けた絶縁基板１．に塗布し乾燥後６００
〜１０００℃で焼成し、ガス感応体３を形成する。一方
シリカアルミナ系化合物をたとえば遊星ミル、ポットミ
ル等の粉砕機で粉砕し、微粉末とする。
ａ，Ｓｂのうち少くとも一種）およびＭｅ２Ｏ５（Ｍｅ
はＣａ，Ｂ，Ｉｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｃｒのうち少くとも一
種）を所定組成比で秤取し、混合したのち、水またはバ
インダーを加えペースト状とし、第１図に示すごとく一
対の電極２を設けた絶縁基板１．に塗布し乾燥後６００
〜１０００℃で焼成し、ガス感応体３を形成する。一方
シリカアルミナ系化合物をたとえば遊星ミル、ポットミ
ル等の粉砕機で粉砕し、微粉末とする。
次に微粉末と塩化第１白金（ＰｔＣｌ２）を所・定組成
比で秤取し混合したのち乾燥を施し触媒を得る。この触
媒を前記ガス感応体３上に塗布乾燥し、さらに３００℃
で焼成し感ガス素子を得る。
比で秤取し混合したのち乾燥を施し触媒を得る。この触
媒を前記ガス感応体３上に塗布乾燥し、さらに３００℃
で焼成し感ガス素子を得る。
次に本発明に係る感ガス素子の諸特性例を、第３図及至
第１１図に示す。先ず第３図乃至第６図はガス感応体成
分のＭｅ２Ｏ５（ただしＭｅ＝Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂの
うち少なくとも一種）の量を変えたときの空気中におけ
る抵効値ＲＯと０．２％のインブタンガス濃度中での抵
抗値Ｒｇとの比により感度（ＲＯ／Ｒｇ）を示したもの
である。なお触媒層としては０．２重量％のＰｔｃｌ２
を含んだシリカ・アルミナ系化合物を用い、図中曲線１
はＧａ２Ｏ３Ｂ２Ｏ３−１ｎ２０３−Ｃｒ２Ｏ３の場合
の抵抗値、曲線２はＢ２Ｏ３−１ｎ２０３−Ｃｒ２Ｏ３
の場合の抵抗値、また曲線３はＡｌ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３
の場合の抵抗値を示し、第３図はＭｅ２Ｏ５として２０
５、第５図はＴａ２Ｏ５、第６図はＳｂ２Ｏ５を用いた
場合をそれぞれ示す。また曲線１″，２″および３″は
曲線１，２および３にそれぞれ対応する感度を示す。第
３図乃至第６図から明らかな如く本発明に係る感ガス素
子においては、常に優れた感度が得られた。さらに第７
図乃至第１０図は、第３図乃至第６図における曲線１に
ついて、Ｍｅ″２０５の添加量を２モル％に固定したと
きのＰｔｃｌ２のシリカアルミナ化合物への添加量に対
する経時変化特性を示す。
第１１図に示す。先ず第３図乃至第６図はガス感応体成
分のＭｅ２Ｏ５（ただしＭｅ＝Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂの
うち少なくとも一種）の量を変えたときの空気中におけ
る抵効値ＲＯと０．２％のインブタンガス濃度中での抵
抗値Ｒｇとの比により感度（ＲＯ／Ｒｇ）を示したもの
である。なお触媒層としては０．２重量％のＰｔｃｌ２
を含んだシリカ・アルミナ系化合物を用い、図中曲線１
はＧａ２Ｏ３Ｂ２Ｏ３−１ｎ２０３−Ｃｒ２Ｏ３の場合
の抵抗値、曲線２はＢ２Ｏ３−１ｎ２０３−Ｃｒ２Ｏ３
の場合の抵抗値、また曲線３はＡｌ２Ｏ３−Ｆｅ２Ｏ３
の場合の抵抗値を示し、第３図はＭｅ２Ｏ５として２０
５、第５図はＴａ２Ｏ５、第６図はＳｂ２Ｏ５を用いた
場合をそれぞれ示す。また曲線１″，２″および３″は
曲線１，２および３にそれぞれ対応する感度を示す。第
３図乃至第６図から明らかな如く本発明に係る感ガス素
子においては、常に優れた感度が得られた。さらに第７
図乃至第１０図は、第３図乃至第６図における曲線１に
ついて、Ｍｅ″２０５の添加量を２モル％に固定したと
きのＰｔｃｌ２のシリカアルミナ化合物への添加量に対
する経時変化特性を示す。
なお測定は５０００時間の抵抗値の変化率を示し、点線
は比較例としてＰｔおよびＰｔ酸化物触媒を使用した場
合を示し、第７図はＭｅ２Ｏ５としてＶ２Ｏ５、第８図
はＮｂ２Ｏ５、第９図はＴａ２Ｏ５、第１０図はＳｂ２
Ｏ．を用いた場合である。
は比較例としてＰｔおよびＰｔ酸化物触媒を使用した場
合を示し、第７図はＭｅ２Ｏ５としてＶ２Ｏ５、第８図
はＮｂ２Ｏ５、第９図はＴａ２Ｏ５、第１０図はＳｂ２
Ｏ．を用いた場合である。
この結果第７図乃至第１０図から明らかな如く、本発明
に係る感ガス素子において、長期間の使用に際し高々５
％程度の低下しか見られなかつた。
に係る感ガス素子において、長期間の使用に際し高々５
％程度の低下しか見られなかつた。
このようにＰｔｃｌ２を添加した感ガス素子の経時変化
率が小さいのは次のような理由によるものと考えられる
。
率が小さいのは次のような理由によるものと考えられる
。
まず、ガス感応体と触媒層とを分離した２層構造により
触媒のＰｔｃｌ２のガス感応体の中に固溶しないため、
触媒の能力の劣化が起らないためと考えられる。
触媒のＰｔｃｌ２のガス感応体の中に固溶しないため、
触媒の能力の劣化が起らないためと考えられる。
また従来触媒として使用されているＰｔＰｄ等または、
その酸化物は、使用されることにより粒成長をおこし触
媒の表面積が小さくなるが、Ｐｔｃｌ２およびシリカ・
アルミナ系化合物の組合せによる触媒は塩化物のため、
粒成長がおこりにくく、また耐熱性のあるシリカ・アル
ミナ系化合物に担持されているため表面積が大きい状態
で維持されるためと考えられる。第１１図は本発明に係
る感ガス素子を用いてＣＯ，Ｈ２，Ｃ２Ｈ６，Ｃ３Ｈ８
，Ｃ４Ｈｌ６のガス濃度に対する抵抗値の変化率を示し
、この結果優れた選択性を有することは明確である。
その酸化物は、使用されることにより粒成長をおこし触
媒の表面積が小さくなるが、Ｐｔｃｌ２およびシリカ・
アルミナ系化合物の組合せによる触媒は塩化物のため、
粒成長がおこりにくく、また耐熱性のあるシリカ・アル
ミナ系化合物に担持されているため表面積が大きい状態
で維持されるためと考えられる。第１１図は本発明に係
る感ガス素子を用いてＣＯ，Ｈ２，Ｃ２Ｈ６，Ｃ３Ｈ８
，Ｃ４Ｈｌ６のガス濃度に対する抵抗値の変化率を示し
、この結果優れた選択性を有することは明確である。
以上述べたように、本発明に係る感ガス素子は感度、選
択性および経時変化特性に優れており従来にないすぐれ
た特長をもつたものである。
択性および経時変化特性に優れており従来にないすぐれ
た特長をもつたものである。
第１図は本発明の構成例を示す断面図、第２図は本発明
に係る感ガス素子を用いる装置例を示す斜視図、第３図
乃至第６図はＭｅ２Ｏ５添加量に対する抵抗値及び感度
の関係を示す曲線図、第７図乃至第１０図はＭｅ２Ｏ５
添加量を２モル％に固定したとき、Ｐｔｃｌ２の添加量
による経時変化を示す曲線図、第１１図は本発明に係る
感ガス素子の選択性を示す曲線図。 ２・・・電極、３・・・ガス感応体、４・・・触媒層。
に係る感ガス素子を用いる装置例を示す斜視図、第３図
乃至第６図はＭｅ２Ｏ５添加量に対する抵抗値及び感度
の関係を示す曲線図、第７図乃至第１０図はＭｅ２Ｏ５
添加量を２モル％に固定したとき、Ｐｔｃｌ２の添加量
による経時変化を示す曲線図、第１１図は本発明に係る
感ガス素子の選択性を示す曲線図。 ２・・・電極、３・・・ガス感応体、４・・・触媒層。
Claims (1)
- １ 一対の電極と、前記電極間に設けられた、ＺｎＯを
９９．８５〜２０モル％、Ｍｅ＿２Ｏ＾５を０．１〜５
０モル％（ただしＭｅはＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂのうち少
なくとも一種）およびＭ■＿２Ｏ＿３を０．０５〜３０
モル％（ただしＭ■はＧａ、Ｂ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃ
ｒのうち少なくとも一種）を含むガス感応体と、前記ガ
ス感応体表面に設けられた、０．０１〜１０重量％のＰ
ｔＣｌ＿２を含むシリカ・アルミナ系化合物からなる触
媒層とを具備したことを特徴とする感ガス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52055397A JPS5952781B2 (ja) | 1977-05-16 | 1977-05-16 | 感ガス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52055397A JPS5952781B2 (ja) | 1977-05-16 | 1977-05-16 | 感ガス素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53141087A JPS53141087A (en) | 1978-12-08 |
| JPS5952781B2 true JPS5952781B2 (ja) | 1984-12-21 |
Family
ID=12997384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52055397A Expired JPS5952781B2 (ja) | 1977-05-16 | 1977-05-16 | 感ガス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5952781B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3118936C2 (de) * | 1981-05-13 | 1985-07-04 | Drägerwerk AG, 2400 Lübeck | Verwendung eines Meßverfahrens für gas- oder dampfförmige Medien und Vorrichtung hierzu |
-
1977
- 1977-05-16 JP JP52055397A patent/JPS5952781B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53141087A (en) | 1978-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6360339B2 (ja) | ||
| US5427740A (en) | Tin oxide gas sensors | |
| JP3053865B2 (ja) | 一酸化炭素を検出するためのセンサー | |
| US5051718A (en) | Thermistor element and gas sensor using the same | |
| JPS5952781B2 (ja) | 感ガス素子 | |
| JPS5847018B2 (ja) | 感ガス素子 | |
| JPS6013142B2 (ja) | 感ガス素子 | |
| JPS5847019B2 (ja) | 感ガス素子 | |
| JPS5952782B2 (ja) | 感ガス素子 | |
| JPS5847020B2 (ja) | 感ガス素子 | |
| JPS5848056B2 (ja) | 感ガス素子 | |
| JPS6036017B2 (ja) | 還元性ガス検知素子の製造方法 | |
| JPH08226909A (ja) | 接触燃焼式一酸化炭素ガスセンサ | |
| JP3026523B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JPS6128937B2 (ja) | ||
| JP3046387B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JPH06100565B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JPS6122776B2 (ja) | ||
| JPH0735716A (ja) | 厚膜ガスセンサおよびその製造方法 | |
| JPS58623B2 (ja) | 感ガス素子 | |
| JPH0322584B2 (ja) | ||
| JP2573323B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JPS58624B2 (ja) | 感ガス素子 | |
| JPH0766007A (ja) | 高温用サーミスタ | |
| JPH0380257B2 (ja) |