KR20190054479A - Catalyst for contact combustion mode gas sensor by using organic-inorganic hybrid binder and coating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 접촉연소식 가스센서에 사용되는 촉매에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접촉식연소식 가스센서의 검지부의 박막 상에 도포되는 촉매의 접착력 및 내구성 문제를 최소화 할 수 있도록 개선된 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 촉매 및 이의 도포방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst used in a contact-type gas sensor, and more particularly, to an improved catalyst for minimizing adherence and durability of a catalyst applied on a thin film of a detection part of a contact- A catalyst using a binder and a coating method thereof.
일반적으로 접촉연소식 가스센서는 가연성 가스가 산소와 반응하여 생성되는 반응열을 전기신호로 변환해서 검지하는 방식의 측정센서이다.Generally, the contact combustion type gas sensor is a measuring sensor that converts the reaction heat generated by the reaction of combustible gas with oxygen into an electric signal and detects it.
접촉연소식 가스센서로 검지하는 대부분의 가연성 가스는 대부분의 가연성 가스는 탄화수소이며, 이들 가스의 완전 산화는 저온에서 일어나기 어렵고, 일어나더라도 그 반응 속도는 대단히 늦다. 따라서 반응속도를 높이기 위해 완전 산화반응을 촉진하는 촉매를 사용한다.Most combustible gases detected by contact combustion gas sensors are hydrocarbons, and the complete oxidation of these gases is difficult to occur at low temperatures, and the reaction rate is very slow even if they occur. Therefore, a catalyst that promotes the complete oxidation reaction is used to increase the reaction rate.
기존의 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)형 접촉연소식 가스센서는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판의 박막(membrane) 상에 촉매 분말과 유기 바인더를 혼합한 겔(gel) 상태의 촉매를 도포한 후 공기 중에서 500~1000℃의 고온에서 소결하여 박막 상에 접착하여 완성하게 된다.Conventional MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type contact combustion gas sensors are formed by applying a gel-state catalyst in which a catalyst powder and an organic binder are mixed on a membrane of a substrate as shown in FIG. 1 And then sintered at a high temperature of 500 to 1000 ° C in the air to be bonded on the thin film.
여기서 촉매를 형성하는데 사용되는 상기 유기 바인더는 촉매 분말을 접촉연소식 가스센서에 도포하기 위해 겔(gel)상태의 점성을 유지하는 역할로서 촉매 분말과 서로 반죽하여 가스센서 기판의 박막 상에 접착시키는 역할을 한다.Wherein the organic binder used to form the catalyst serves to maintain the viscosity of the gel state to apply the catalyst powder to the contact combustion gas sensor and to bind the catalyst powder to the thin film of the gas sensor substrate It plays a role.
그러나, 접촉연소식 가스센서는 촉매의 연소 반응을 이용하므로 장기간 사용시 촉매의 열화로 인해 촉매를 형성하는데 사용되었던 유기 바인더는 열에 의해 접착 강도가 약해져, 촉매와 기판의 박막 간의 접착력뿐만 아니라 촉매 분말과 촉매 분말 사이 간의 결합 강도가 약해지므로 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 촉매(20)가 가스센서 기판(12)의 박막(14) 상에서 이탈되고, 이로 인해 감도가 저하되어 가스센서가 제 기능을 발휘하지 못하는 문제가 발생하였다.However, since the contact-fired gas sensor utilizes the combustion reaction of the catalyst, the organic binder used for forming the catalyst due to the deterioration of the catalyst during long-term use has a weak adhesive strength due to heat, and not only the adhesive force between the catalyst and the thin film of the substrate, The bonding strength between the catalyst powders is weakened so that the
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 접촉연소식 가스센서의 촉매에 사용되는 바인더는 유기 바인더뿐만 아니라 무기 바인더를 추가한 유-무기 하이브리드 바인더로서 접촉연소식 가스센서에 도포되는 촉매의 접착력 및 내구성 문제점을 최소화 할 수 있는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매를 제공하는데 목적이 있다.In view of the above, the present invention provides a binder for a catalyst of a catalytic combustion type gas sensor, which is an organic-inorganic hybrid binder having an inorganic binder added thereto as well as an organic binder. The adhesion and durability of the catalyst applied to the contact- An object of the present invention is to provide a catalyst for a contact-type gas sensor using an organic-inorganic hybrid binder capable of minimizing the problem.
또한, 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 상기 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매를 접촉연소식 가스센서 상에 도포하는 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a method for applying a catalyst for contact-type gas sensor using the above-described organic-inorganic hybrid binder on a contact-type gas sensor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매는 접촉연소식 가스센서용 촉매로서, 촉매 분말 및 유기 바인더와 무기 바인더가 혼합하여 이루어진 유-무기 바인더를 1:0.1~5의 중량비로 포함하여 이루어질 수 있다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a catalyst for catalytic combustion type gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder, which is a catalyst for catalytic combustion type gas sensor, which comprises a catalytic powder and an organic- And a binder in a weight ratio of 1: 0.1 to 5.
상기 유-무기 바인더는 유기 바인더와 무기 바인더를 1:0.1~1의 중량비로 혼합하여 이루어질 수 있다.The organic-inorganic binder may be prepared by mixing an organic binder and an inorganic binder at a weight ratio of 1: 0.1 to 1.
상기 무기 바인더는 알루미나계 화합물 및 실리카계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 화합물인 것을 사용할 수 있다.The inorganic binder may be at least one compound selected from an alumina-based compound and a silica-based compound.
상기 촉매 분말은 염화팔라듐(PdCl2), 염화백금(PtCl2), 산화철(Fe2O3), 산화바나듐(V2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2) 및 산화안티몬(Sb2O3) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.The catalyst powder is palladium chloride (PdCl 2), platinum chloride (PtCl 2), iron oxide (Fe 2 O 3), vanadium oxide (V 2 O 3), aluminum oxide (Al 2 O 3), silicon oxide (SiO 2) , Titanium oxide (TiO 2 ), and antimony oxide (Sb 2 O 3 ).
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법은 다음에 설명한 바와 같이 두 가지로 이루어질 수 있다.In order to accomplish the above object, a method of applying a catalyst for catalytic combustion type gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder according to the present invention may be carried out as follows.
구체적으로 본 발명의 접촉연소식 가스센서 기판에 촉매를 도포하는 방법에 있어서, 촉매 분말 및 유기 바인더와 무기 바인더가 혼합하여 이루어진 유-무기 바인더가 혼합하여 이루어진 촉매를 준비하는 단계 및 준비된 촉매를 접촉연소식 가스센서 기판의 박막 부위에 도포하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.Specifically, the present invention provides a method of coating a catalyst on a gas sensor substrate for contact combustion, comprising the steps of: preparing a catalyst comprising a mixture of catalyst powder and an organic-inorganic binder mixed with an organic binder and an inorganic binder; To a thin film portion of the combustion gas sensor substrate.
또 다른 접촉연소식 가스센서 기판에 촉매를 도포하는 방법에 있어서, 접촉연소식 가스센서 기판의 박막 부위에 무기 바인더를 도포하는 단계 촉매 분말 및 유기 바인더를 혼합하여 이루어진 촉매 혼합물을 상기 무기 바인더 상에 도포하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.A method of applying a catalyst to another contact-fired gas sensor substrate, the method comprising the steps of: applying an inorganic binder to a thin film portion of a contact-fired gas sensor substrate, the catalyst mixture comprising a catalyst powder and an organic binder, The method comprising the steps of:
상기 제시된 두 가지 방법에서 도포하는 단계 이후에, 촉매가 도포된 접촉연소식 가스센서 기판을 공기 중에서 400℃ 이하의 온도로 소결하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the step of applying in both of the above two methods, the step of sintering the contact-fired gas sensor substrate to which the catalyst has been applied, at a temperature of 400 DEG C or less in air.
본 발명의 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법에서 사용되는 촉매 분말의 종류, 무기 바인더의 종류, 유-무기 하이브리드 바인더에서 유기 바인더와 무기 바인더의 혼합 비율, 촉매 분말과 유-무기 하이브리드 바인더의 혼합 비율 등과 같은 구성 성분에 대한 설명은 앞서 설명한 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매에서와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.The kind of the catalyst powder, the kind of the inorganic binder, the mixing ratio of the organic binder and the inorganic binder in the organic-inorganic hybrid binder, the amount of the catalyst powder used in the method of applying the catalyst for the catalytic combustion gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder of the present invention, And the blending ratio of the organic-inorganic hybrid binder are the same as those of the catalyst for contact-type gas sensor using the above-described organic-inorganic hybrid binder, so that a duplicate description will be omitted.
본 발명에 따른 유-무기 하이브리드 바인더를 적용한 촉매는 접촉연소식 가스센서에서 기판의 박막 부위와 접착력이 우수하면서, 촉매를 이루는 촉매 분말 사이 간의 강도를 확보할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라 본 발명에 따른 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매는 접착력 및 강도가 우수하므로 접촉연소식 가스센서를 장시간 사용하여도 기능 저하를 견딜 수 있는 장점이 있다.The catalyst to which the organic-inorganic hybrid binder according to the present invention is applied has an effect of securing the strength between the catalyst powder forming the catalyst with excellent adhesion to the thin film portion of the substrate in the contact combustion gas sensor. In addition, the catalyst for catalytic combustion type gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder according to the present invention is excellent in adhesion strength and strength, so that it can withstand the deterioration of function even when it is used for a long time.
아울러, MEMS형 접촉연소식 가스센서 칩 기판에서는 400℃를 초과하는 온도에서 전극에 대한 산화 발생 문제가 있어 500~1000℃의 고온에서의 소결되어 촉매를 접착하는 기존 촉매접착 공정 적용에 어려움이 있었으나, 본 발명의 유-무기 하이브리드 바인더를 적용한 접촉연소식 가스센서용 촉매를 접촉연소식 가스센서 기판에 도포하는 과정은 400℃ 이하의 온도에서 소결되므로 MEMS 기술을 이용한 가스센서 칩 기판에 적용하기 적합하다.In addition, in the MEMS type contact-fired gas sensor chip substrate, there is a problem of oxidization on the electrode at a temperature exceeding 400 ° C., so that it is difficult to apply the existing catalyst bonding process in which the catalyst is sintered at a high temperature of 500 to 1000 ° C. , The process of applying the catalyst for contact combustion type gas sensor to which the organic-inorganic hybrid binder of the present invention is applied to the contact combustion type gas sensor substrate is sintered at a temperature of 400 ° C or less, so that it is suitable for application to a gas sensor chip substrate using MEMS technology Do.
도 1은 종래의 MEMS형 접촉연소식 가스센서에서 촉매를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)는 접촉연소식 가스센서에서 정상적으로 촉매가 형성된 모습이고, (b)는 접촉연소식 가스센서에서 촉매가 이탈된 모습이다.
도 3은 접촉연소식 가스센서에서 검지부와 보상부의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 접촉연소식 가스센서의 검지부와 보상부의 회로도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법의 개략적인 순서도이다.1 shows a method of forming a catalyst in a conventional MEMS type contact combustion gas sensor.
FIG. 2 (a) shows a state in which the catalyst is normally formed in the contact combustion type gas sensor, and FIG. 2 (b) shows a state in which the catalyst is separated in the contact type combustion gas sensor.
3 is a cross-sectional view showing the structure of the detecting unit and the compensating unit in the contact combustion type gas sensor.
4 is a circuit diagram of the detecting section and the compensating section of the catalytic combustion type gas sensor.
Figs. 5 and 6 are schematic flow charts of a method of applying a catalyst for catalytic combustion type gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder of the present invention.
이하 본 발명의 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매 및 이의 도포방법에 대해 첨부 도면을 참조로 구체적으로 살펴본다. 이는 일 예로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하기 설명하기 위해 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서 요소의 구성과 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있으며, 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의해야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a catalyst for catalytic combustion type gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder of the present invention and a method of applying the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be noted that elements and configurations of elements in the drawings may be exaggerated in order to emphasize a clearer description, and the same constituent elements may be denoted by the same reference numerals in the drawings. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
도 3는 접촉연소식 가스센서에서 검지부와 보상부의 구조의 단면도를 도시하고 있고, 도 4는 이러한 검지부와 보상부의 회로도를 나타낸 것이다.Fig. 3 shows a cross-sectional view of the structure of the detection part and the compensation part in the catalytic combustion type gas sensor, and Fig. 4 shows a circuit diagram of the detection part and the compensation part.
도 3에 도시된 바와 같이, 접촉연소식 가스센서는 기판(12)의 중앙부가 박막(14)으로 형성되어 있으며, 상기 박막(14)의 내부에는 히터(18)가 내장되어 있고, 상기 박막(14)의 상면 중앙에는 상기 박막의 면적보다 작은 면적으로 촉매(20)가 도포되어 이루어져 있다.3, the contact combustion type gas sensor has a structure in which a central portion of the
상기 기판(12)은 바람직하게 실리콘 기판을 사용할 수 있으며, 이 외에도 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 마그네슘(MgO), 석영(quartz), 갈륨-질소(GaN), 갈륨-비소(GaAs), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephthalate), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene Terephthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 유연 기판으로 통상의 기술자에게 알려진 가스센서의 기판을 사용할 수 있다.The
상기 기판 상에 형성된 박막(14)은 상기 히터(18)를 감싸고 있는 형상으로 상기 박막(14)의 면적과 상기의 히터(18)의 면적은 동일하게 구성된다.The
이와 같이 구성된, 접촉연소식 가스센서의 일 예로 접촉연소식 수소센서의 검지 원리는 전원 인가시 백금으로 이루어진 히터 동작으로 인해 소자가 가열되고, 수소 가스 접촉에 따라 발생하는 산화열로 인해 검지부 표면 온도가 증가하면, 검지부는 저항 증가와 동일한 효과를 내며, 검지부와 동일한 구조이나 촉매만 없는 보상부와의 휘트스톤 브릿지 구조에서 전압평형이 깨지게 되고 도 4에 도시된 회로 상 A-B의 양 단에 출력전압이 검출되게 된다. 이러한 검출전압과 수소 양과의 관계로부터 수소 가스센서의 기능을 하는 것이다. 한편, 히터는 박막을 히팅할 뿐 출력 신호를 획득하는 휘트스톤 브릿지와는 무관하다.The sensing principle of the catalytic combustion type gas sensor is that the device is heated by the operation of the heater made of platinum when the power is applied and the sensing surface temperature The voltage balance is broken in the Wheatstone bridge structure with the same structure as that of the detection unit or with the compensation unit having only the catalyst, and the output voltage < RTI ID = 0.0 > Is detected. And functions as a hydrogen gas sensor based on the relationship between the detected voltage and the amount of hydrogen. On the other hand, the heater is independent of the Wheatstone bridge that only heats the thin film and obtains the output signal.
앞서 설명한 바와 같은 구성을 갖는 접촉연소식 가스센서에 적용되는 본 발명에 따른 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매는 촉매 분말 및 바인더를 포함하여 구성되며, 구체적으로 촉매 분말과 함께 혼합되는 바인더로 촉매 분말의 도포(depensing) 공정에서 점성(gel)으로 그 형태를 유지하기 위한 역할로서 유기 바인더와 무기 바인더가 일정 비율로 혼합하여 이루어진 유-무기 바인더를 포함하여 구성된다.The catalyst for contact-type gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder according to the present invention, which is applied to the contact-type gas sensor having the above-described structure, comprises a catalyst powder and a binder, Inorganic binders in which organic binders and inorganic binders are mixed at a predetermined ratio in order to maintain their shape in a gel state in the process of depensing the catalyst powder.
상기 촉매 분말로는 가연성 가스의 완전 산화반응을 위해 촉매 표면에 산소가 과잉되는 촉매가 바람직하며, 이러한 촉매로는 바람직하게 팔라듐(Pd) 및 백금(Pt) 등과 같은 귀금속을 함유하는 화합물로 염화팔라듐(PdCl2) 및 염화백금(PtCl2)를 사용할 수 있으며, 이 외에도 산화철(Fe2O3), 산화바나듐(V2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2) 및 산화안티몬(Sb2O3) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.The catalyst powder is preferably a catalyst in which oxygen is excessively present on the surface of the catalyst for a complete oxidation reaction of a combustible gas. The catalyst is preferably a compound containing a noble metal such as palladium (Pd) and platinum (Pt) (PdCl 2) and can be used for platinum chloride (PtCl 2), the addition of iron oxide (Fe 2 O 3), vanadium oxide (V 2 O 3), aluminum oxide (Al 2 O 3), silicon oxide (SiO 2) , Titanium oxide (TiO 2 ), and antimony oxide (Sb 2 O 3 ).
상기 무기 바인더의 재료로는 알루미나계 화합물 및 실리카계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하며, 이때 상기 무기 바인더는 MEMS형 접촉연소식 가스센서에 적용되기 위해 400℃ 이하의 저온에서 소결되는 물질인 것을 특징으로 한다. 따라서 일반적인 무기 바인더의 경우 500~1000℃ 온도나, 1000℃ 이상의 고온에서 촉매를 고온 소결되어야 하지만, 이와 달리 본 발명의 무기 바인더는 400℃ 이하 온도에서 소결될 수 있으므로, 기존의 500~1000℃ 고온에서의 소결되어 촉매를 접착하는 공정 적용으로 인한 전극에 대한 산화 발생 문제를 해소함으로써 MEMS 기술을 이용한 센서 칩 기판에 적용 가능한 개선된 촉매 및 이의 도포방법을 제공할 수 있다.As the material of the inorganic binder, at least one selected from an alumina-based compound and a silica-based compound is used. In this case, the inorganic binder is a substance which is sintered at a low temperature of 400 ° C or lower to be applied to a MEMS contact- . Therefore, in the case of a general inorganic binder, the catalyst should be sintered at a temperature of 500 to 1000 ° C. or a high temperature of 1000 ° C. or higher. Alternatively, the inorganic binder of the present invention can be sintered at a temperature of 400 ° C. or lower, It is possible to provide an improved catalyst that can be applied to a sensor chip substrate using MEMS technology and a method of coating the same, by solving the problem of oxidization of the electrode due to the application of the process of bonding the catalyst.
본 발명의 접촉연소식 가스센서용 촉매는 상기 촉매 분말 및 상기 유-무기 바인더를 1:0.1~5의 중량비로 포함하여 구성된다.The catalyst for a contact-type gas sensor of the present invention comprises the catalyst powder and the organic-inorganic binder in a weight ratio of 1: 0.1 to 5.
그리고 상기 유-무기 바인더는 유기 바인더와 무기 바인더를 1:0.1~1의 중량비로 포함하여 이루어진 것이다.The organic-inorganic binder includes an organic binder and an inorganic binder in a weight ratio of 1: 0.1 to 1.
이때, 상기 유-무기 바인더에서 무기 바인더는 촉매의 강도 및 접착성을 보강하기 위해 사용되는데, 유기 바인더와 무기 바인더의 비율에서 무기 바인더의 비율이 제시된 비율보다 적게 첨가되면 촉매의 내구성 향상이 제대로 이루어지지 않는 단점이 있으며, 반대로 제시된 비율보다 많이 첨가되면 유기 바인더의 양이 적어져 소결 이전에 촉매가 겔(gel) 형태로 유지하지 못하고 오히려 촉매 자체의 내구성이 저하될 수 있다.In this case, the inorganic binder in the organic-inorganic binder is used to reinforce the strength and adhesion of the catalyst. When the ratio of the inorganic binder to the inorganic binder is less than the ratio of the organic binder to the inorganic binder, In contrast, when the amount of the organic binder is more than the ratio shown in the table, the amount of the organic binder is decreased, so that the catalyst can not be maintained in a gel form before sintering, and the durability of the catalyst itself may deteriorate.
도 5 및 도 6은 본 발명의 본 발명의 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법을 나타낸 것으로 도시된 바와 같이, 두 가지 방법으로 수행될 수 있다.FIGS. 5 and 6 illustrate a method of applying a catalyst for a contact-type gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder of the present invention, and can be performed in two ways as shown in FIG.
도 5에 도시된 바와 같이, 촉매 분말 및 유기 바인더와 무기 바인더가 혼합하여 이루어진 유-무기 바인더가 혼합하여 이루어진 촉매를 준비하는 단계(S110), 준비된 촉매를 접촉연소식 가스센서 기판의 박막 부위에 도포하는 단계(S120) 및 촉매가 도포된 접촉연소식 가스센서 기판을 공기 중에서 400℃ 이하의 온도로 소결하는 단계(S130)를 포함한다.As shown in FIG. 5, a catalyst prepared by mixing a catalyst powder and an organic binder mixed with an organic binder and an inorganic binder is prepared (S110). The prepared catalyst is coated on the thin film portion of the contact- (S120), and a step (S130) of sintering the catalytic combustion gas sensor substrate coated with the catalyst to a temperature of 400 DEG C or less in air.
상기 제시된 촉매의 도포방법은 촉매 분말, 유기 바인더 및 무기 바인더를 모두 포함하는 촉매 조성물을 접촉연소식 가스센서 기판의 박막 부위에 도포하는 방법이다.The above-described method of applying a catalyst is a method of applying a catalyst composition including both a catalyst powder, an organic binder, and an inorganic binder to a thin film portion of a contact combustion gas sensor substrate.
또 다른 접촉연소식 가스센서 기판에 촉매를 도포하는 방법으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 접촉연소식 가스센서 기판의 박막 부위에 무기 바인더를 도포하는 단계(S210), 촉매 분말 및 유기 바인더를 혼합하여 이루어진 촉매 혼합물을 상기 무기 바인더 상에 도포하는 단계(S220) 및 촉매로서 무기 바인더 및 촉매 혼합물이 순차적으로 도포된 접촉연소식 가스센서 기판을 공기 중에서 400℃ 이하의 온도로 소결하는 단계(S230)를 포함한다.6, a step S210 of applying an inorganic binder to the thin film portion of the contact-fired gas sensor substrate (S210), a step of applying a catalyst powder and an organic binder A step S230 of sintering the contact-type gas sensor substrate, in which an inorganic binder and a catalyst mixture are sequentially applied as a catalyst, at a temperature of 400 DEG C or less in air (S230 ).
본 발명의 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법들 중에서 특히 상기 도 6에 나타낸 도포방법은 무기 바인더를 먼저 기판의 박막 상에 도포한 후, 촉매를 포함하는 혼합액을 도포하는 이중 도포 방법을 통해 무기 바인더에 의해 촉매가 덮여 촉매의 반응이 저하되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.Among the application methods of the catalyst for contact-type gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder of the present invention, in particular, the coating method shown in FIG. 6 is a method in which an inorganic binder is first applied on a thin film of a substrate, It is possible to prevent the phenomenon that the catalyst is covered by the inorganic binder and the reaction of the catalyst is lowered through the double application method of coating.
앞서 설명한 본 발명의 기술 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 일 예일 뿐이다. 따라서 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.The foregoing description of the present invention is merely exemplary and is intended to enable those of ordinary skill in the art to readily practice the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, substitutions, and alterations can be made hereto without departing from the spirit of the invention, and it is obvious that those parts easily changeable by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention.
12: 기판
14: 박막
16: 전극
18: 히터
20: 촉매12: substrate
14: Thin film
16: Electrode
18: Heater
20: Catalyst
Claims (10)
촉매 분말 및 유기 바인더와 무기 바인더가 혼합하여 이루어진 유-무기 바인더가 1:0.1~5의 중량비로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매.A catalyst for catalytic combustion gas sensor comprising:
Inorganic hybrid binder comprising a catalyst powder and a mixture of an organic binder and an inorganic binder in a weight ratio of 1: 0.1 to 5, based on the weight of the catalyst.
상기 유-무기 바인더는 유기 바인더와 무기 바인더를 1:0.1~1의 중량비로 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매.The method according to claim 1,
Wherein the organic-inorganic binder is prepared by mixing an organic binder and an inorganic binder in a weight ratio of 1: 0.1 to 1.
상기 무기 바인더는 알루미나계 화합물 및 실리카계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매.The method according to claim 1,
Wherein the inorganic binder is at least one compound selected from an alumina compound and a silica-based compound.
상기 촉매 분말은 염화팔라듐(PdCl2), 염화백금(PtCl2), 산화철(Fe2O3), 산화바나듐(V2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2) 및 산화안티몬(Sb2O3) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매.The method according to claim 1,
The catalyst powder is palladium chloride (PdCl 2), platinum chloride (PtCl 2), iron oxide (Fe 2 O 3), vanadium oxide (V 2 O 3), aluminum oxide (Al 2 O 3), silicon oxide (SiO 2) , Titanium oxide (TiO 2 ), and antimony oxide (Sb 2 O 3 ). 2. The catalyst according to claim 1, wherein the organic binder is at least one selected from the group consisting of titanium oxide (TiO 2 ) and antimony oxide (Sb 2 O 3 ).
접촉연소식 가스센서 기판의 박막 부위에 무기 바인더를 도포하는 단계;
촉매 분말 및 유기 바인더를 혼합하여 이루어진 촉매 혼합물을 상기 무기 바인더 상에 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법.A method of applying a catalyst to a contact-fired gas sensor substrate,
Applying an inorganic binder to a thin film portion of the contact-fired gas sensor substrate;
And applying a catalyst mixture prepared by mixing a catalyst powder and an organic binder onto the inorganic binder. The method for coating a catalyst for a contact combustion gas sensor using the organic-inorganic hybrid binder according to claim 1,
상기 도포하는 단계 이후에, 촉매가 도포된 접촉연소식 가스센서 기판을 공기 중에서 400℃ 이하의 온도로 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법.6. The method of claim 5,
And a step of sintering the catalytic combustion type gas sensor substrate coated with the catalyst at a temperature of 400 DEG C or lower in the air after the step of applying the catalyst to the catalyst for contact combustion gas sensor using the organic- Lt; / RTI >
상기 촉매를 준비하는 단계는 상기 촉매 분말 및 상기 유-무기 바인더를 1:0.1~5의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법.6. The method of claim 5,
Wherein the step of preparing the catalyst comprises mixing the catalyst powder and the organic-inorganic binder at a weight ratio of 1: 0.1 to 5.
상기 유-무기 바인더는 유기 바인더와 무기 바인더를 1:0.1~1의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법.6. The method of claim 5,
Wherein the organic-inorganic binder comprises an organic binder and an inorganic binder in a weight ratio of 1: 0.1 to 1, based on the total weight of the organic binder and the inorganic binder.
상기 무기 바인더는 알루미나계 화합물 및 실리카계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법.6. The method of claim 5,
Wherein the inorganic binder is at least one compound selected from an alumina compound and a silica-based compound.
상기 촉매 분말은 염화팔라듐(PdCl2), 염화백금(PtCl2), 산화철(Fe2O3), 산화바나듐(V2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2) 및 산화안티몬(Sb2O3) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 바인더를 이용한 접촉연소식 가스센서용 촉매의 도포방법.6. The method of claim 5,
The catalyst powder is palladium chloride (PdCl 2), platinum chloride (PtCl 2), iron oxide (Fe 2 O 3), vanadium oxide (V 2 O 3), aluminum oxide (Al 2 O 3), silicon oxide (SiO 2) , Titanium oxide (TiO 2 ), and antimony oxide (Sb 2 O 3 ). 2. A method for coating a catalyst for contact-type gas sensor, comprising the steps of:
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| CN113181938B (en) * | 2021-03-26 | 2023-08-15 | 大连海事大学 | Magnetizable yolk shell structure composite nanoparticle supported metal chloride catalyst and preparation method and application thereof |
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