JPS58118953A - 感ガス素子 - Google Patents
感ガス素子Info
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- JPS58118953A JPS58118953A JP85482A JP85482A JPS58118953A JP S58118953 A JPS58118953 A JP S58118953A JP 85482 A JP85482 A JP 85482A JP 85482 A JP85482 A JP 85482A JP S58118953 A JPS58118953 A JP S58118953A
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- Japan
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- gas
- sensitive element
- catalyst
- gas sensitive
- oxide semiconductor
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
１）発明の技術分野
本発明は感ガス素子の製造方法に係り、特に触媒を改良
した感ガス素子の製造方法に関する。
した感ガス素子の製造方法に関する。
２）従来技術及び問題点
従来、金属酸化物半導体を用いたガス検知素子は、ガス
が半導体表面に吸着した際に半導体表面の比抵抗が変化
することを利用したものである。
が半導体表面に吸着した際に半導体表面の比抵抗が変化
することを利用したものである。
例えば、ｎａ１半導性を示すＺｎＯ，Ｓｎｏｗ 、Ｆ＠
Ｏｓ等に還元性ガスが接触すると抵抗値は減少し、また
酸化性ガスが吸着すると抵抗値は増加する。さらにＰ盤
半導性を示す金属酸化物半導体においては抵抗値の増減
は逆の関係を示す。金属酸化物半導体と各種ガスとの反
応性は、半導体表面温度、表面電子レベルの構造、気孔
率および気孔の大龜さ等により決まるが、一般には金属
酸化物半導体のみでは感ガス素子としては感度が小さい
２．そこで、Ｐｌ。
Ｏｓ等に還元性ガスが接触すると抵抗値は減少し、また
酸化性ガスが吸着すると抵抗値は増加する。さらにＰ盤
半導性を示す金属酸化物半導体においては抵抗値の増減
は逆の関係を示す。金属酸化物半導体と各種ガスとの反
応性は、半導体表面温度、表面電子レベルの構造、気孔
率および気孔の大龜さ等により決まるが、一般には金属
酸化物半導体のみでは感ガス素子としては感度が小さい
２．そこで、Ｐｌ。
Ｐｄ等の貴金属触媒を酸化物半導体への添加、あるいは
、シリカ・アルミナ化合物等に担持させた担持触媒とし
て用いることＫより、感度を向上させる試みがなされて
いる。
、シリカ・アルミナ化合物等に担持させた担持触媒とし
て用いることＫより、感度を向上させる試みがなされて
いる。
金属酸化物、半導体を用いたガス検知素子は各種ガス費
報器としての用途が広い、特に家庭用燃料として用いら
れるＬＰガスおよび都市ガスレタン土成分あるいは、メ
タン、水素を主成分とする）のガス漏れ検出用として用
いられる。
報器としての用途が広い、特に家庭用燃料として用いら
れるＬＰガスおよび都市ガスレタン土成分あるいは、メ
タン、水素を主成分とする）のガス漏れ検出用として用
いられる。
さらには、ガスおよび液体燃料の不光全燃焼に共なう一
酸化炭素の発生が社会問題となりつつあり、−酸化炭素
検出用としても需要が高まっている。
酸化炭素の発生が社会問題となりつつあり、−酸化炭素
検出用としても需要が高まっている。
３）発明の目的
本発明は、ＬＰガス、都市ガスおよび一酸化炭素ガスに
対し優れた感度を有する感ガス素子の製造方法を提供す
ることを目的とする。
対し優れた感度を有する感ガス素子の製造方法を提供す
ることを目的とする。
４）発明の［要
本発明はＶ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｃｕ
、 Ｍｏ、 Ｗのうち少なくとも一種の金属元素とＴＩ
Ｏ，とを混合してなる触媒を感ガス能を有する金属酸化
物半導体に混合してなるガス感応体を一対の電極間に設
ける事を％徴とした感ガス素子の製造方法、および感ガ
ス能を有する金属酸化物半導体からなるガス感応素体表
面に、Ｖ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｃｕ、
Ｍｏ、 Ｗのうち少なくとも一種の金属元素とＴＩＯ
２とを混合してなる触媒層を設ける事を特徴とした感ガ
ス素子の製造方法である。
、 Ｍｏ、 Ｗのうち少なくとも一種の金属元素とＴＩ
Ｏ，とを混合してなる触媒を感ガス能を有する金属酸化
物半導体に混合してなるガス感応体を一対の電極間に設
ける事を％徴とした感ガス素子の製造方法、および感ガ
ス能を有する金属酸化物半導体からなるガス感応素体表
面に、Ｖ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｃｕ、
Ｍｏ、 Ｗのうち少なくとも一種の金属元素とＴＩＯ
２とを混合してなる触媒層を設ける事を特徴とした感ガ
ス素子の製造方法である。
なお、実用−ヒＴ ＩＯ２に対する前記金属の量は０．
１〜２０ ｗｔ 襲が好ましい。すなわち、担持される
金属蓋が０．１ ｗ を−未満では充分な感度を得るこ
とが困難となり、また２０ｗｔ ｌを超えると触媒効果
が充分に表われない。
１〜２０ ｗｔ 襲が好ましい。すなわち、担持される
金属蓋が０．１ ｗ を−未満では充分な感度を得るこ
とが困難となり、また２０ｗｔ ｌを超えると触媒効果
が充分に表われない。
また本発明方法において用いる感ガス能を有する金属酸
化物半導体としては、通常感ガス木刀にすべて便用でき
、ＺｎＯ，５ｆｌｏ、 、 Ｆｅ２０１やこれらに添加
物を加えたものも使えることはもちろんのことである。
化物半導体としては、通常感ガス木刀にすべて便用でき
、ＺｎＯ，５ｆｌｏ、 、 Ｆｅ２０１やこれらに添加
物を加えたものも使えることはもちろんのことである。
例えば象加物を加え九ものとしてＺｎＯに５ｔ）Ｏ，、
人＆Ｏｓ 、 Ｆ ｅｔ０３ 、 Ｓ ｎｏ、
、 Ｔ ｉＯｚ 、％ Ｏ＠ 、Ｎｂ、ｏ、、
’ＷＯ＠ 。
人＆Ｏｓ 、 Ｆ ｅｔ０３ 、 Ｓ ｎｏ、
、 Ｔ ｉＯｚ 、％ Ｏ＠ 、Ｎｂ、ｏ、、
’ＷＯ＠ 。
Ｍｏｂ＠などを加えたものやＳｎＯ２にＳｂ、Ｏ，、Ａ
Ｊ、Ｏ，、Ｔｌ０１゜Ｖ２Ｏ６、Ｎｂ！ｏ＠ 、 ＷＯ
３、Ｍｏｂ、などがあり、通常ガスに感じで抵抗を変え
るいわゆる金属酸化物半導体は総て１史うことかできる
う ５）発明の実施例 以下本発明方法を具体例により詳細に説明する。
Ｊ、Ｏ，、Ｔｌ０１゜Ｖ２Ｏ６、Ｎｂ！ｏ＠ 、 ＷＯ
３、Ｍｏｂ、などがあり、通常ガスに感じで抵抗を変え
るいわゆる金属酸化物半導体は総て１史うことかできる
う ５）発明の実施例 以下本発明方法を具体例により詳細に説明する。
例えば第１図及び第２図に断面的に示すごとく、筒状絶
縁体ｔｌ）外局面に一対の電極ｔ２）を胸し、紡記筒状
絶縁体（１）および電享（２）を被覆するようにガス感
応体（３）もしくはガス感応素体（濁が設けられ、本発
明に係る感ガス素子（４）が得られる。なお、本発明に
係る触媒は第１図に示す如くガス感応体（３）中に浸入
する事も可能であるが、高温安定性、経時特性等の点か
ら第２図に示す如くガス感応素体（，１）表面に触媒層
（５）として設けられる。また前記のように構成された
感ガス素子（４）は例えば第３図に斜視的に示す如くビ
ン足止に組み立てられる。なお、第３図中（６）はヒー
タ用リード線を、（力は電極用リード線を、（８）は加
熱用ヒータを、（９）は絶縁板をそれぞれ示す また、例えば第２図の如き本発明方法に係る感カス素子
は以下の如く製造される。
縁体ｔｌ）外局面に一対の電極ｔ２）を胸し、紡記筒状
絶縁体（１）および電享（２）を被覆するようにガス感
応体（３）もしくはガス感応素体（濁が設けられ、本発
明に係る感ガス素子（４）が得られる。なお、本発明に
係る触媒は第１図に示す如くガス感応体（３）中に浸入
する事も可能であるが、高温安定性、経時特性等の点か
ら第２図に示す如くガス感応素体（，１）表面に触媒層
（５）として設けられる。また前記のように構成された
感ガス素子（４）は例えば第３図に斜視的に示す如くビ
ン足止に組み立てられる。なお、第３図中（６）はヒー
タ用リード線を、（力は電極用リード線を、（８）は加
熱用ヒータを、（９）は絶縁板をそれぞれ示す また、例えば第２図の如き本発明方法に係る感カス素子
は以下の如く製造される。
捷ずＴ１０．を所定量秤量し、前記金属の塩化物あるい
は硝酸化物の所定濃度水溶液中に加え、よくかくはん後
放置する。放置後１００Ｃで充分乾燥した後、粉末化し
電気炉で約３００〜７００Ｃで焼成することにより触媒
用材料が得られる。次にガス感応素体とし、て例えば金
属酸化物半導体としてＺｎＯと５ｂ２（、）、を所定量
秤取し、メチルセルロース等のバインダーを適当量加え
てボールミルなどで一定時間混合しペーストとする。こ
のペーストを前記電極（２）を有する筒状絶縁基体（１
）表面に塗布し、乾燥後３００−１０００Ｃで焼成する
。次に前記ガス感応素体（画表面に前記触媒のペースト
を塗布、乾燥した後３００−７００Ｃで焼成することに
より触媒層（５）を形成する。。
は硝酸化物の所定濃度水溶液中に加え、よくかくはん後
放置する。放置後１００Ｃで充分乾燥した後、粉末化し
電気炉で約３００〜７００Ｃで焼成することにより触媒
用材料が得られる。次にガス感応素体とし、て例えば金
属酸化物半導体としてＺｎＯと５ｂ２（、）、を所定量
秤取し、メチルセルロース等のバインダーを適当量加え
てボールミルなどで一定時間混合しペーストとする。こ
のペーストを前記電極（２）を有する筒状絶縁基体（１
）表面に塗布し、乾燥後３００−１０００Ｃで焼成する
。次に前記ガス感応素体（画表面に前記触媒のペースト
を塗布、乾燥した後３００−７００Ｃで焼成することに
より触媒層（５）を形成する。。
上記の如く製造した第２図の如き構造の感ガス素子（４
）は第３図の如く取り付けて使用される。
）は第３図の如く取り付けて使用される。
次に一ヒ述の如き方法によ知得た本発明に係る感ガス素
子について説明する。まず、ガス感応素体として、Ｚｎ
Ｏ（９６ｗｔ＊） −ｓｂ、ｏ、 （４ｗｔｌＧ）系酸
化物半導体として用い、各金属元素をＴｉｅ、に担持さ
せた触媒（Ｔｉ０１に対する各金属元素の担持量はＳＷ
ｔ＊）を用いた素子の各種還元性ガス２０００ｐｐｍに
対する感度を′＄１表に実施例として示し九。また、比
較例１〜３として、Ａ右０．担持金属触媒を用い九場合
と、比較例−４としてＴｉＯ２担体のみを用い九場合に
りいて示した。なお、感度はＲａ Ｉ ｒ／Ｒｇａ ｓ
（Ｒａ Ｉ ｒ ；空気中における抵抗値、Ｒｇａｓ
；ガス中における抵抗値）で示し、Ｒｇａｓは素子をガ
ス雰囲気中に置いて約１分後の値を用いた。まえ、素子
動作温度線約４０００である。
子について説明する。まず、ガス感応素体として、Ｚｎ
Ｏ（９６ｗｔ＊） −ｓｂ、ｏ、 （４ｗｔｌＧ）系酸
化物半導体として用い、各金属元素をＴｉｅ、に担持さ
せた触媒（Ｔｉ０１に対する各金属元素の担持量はＳＷ
ｔ＊）を用いた素子の各種還元性ガス２０００ｐｐｍに
対する感度を′＄１表に実施例として示し九。また、比
較例１〜３として、Ａ右０．担持金属触媒を用い九場合
と、比較例−４としてＴｉＯ２担体のみを用い九場合に
りいて示した。なお、感度はＲａ Ｉ ｒ／Ｒｇａ ｓ
（Ｒａ Ｉ ｒ ；空気中における抵抗値、Ｒｇａｓ
；ガス中における抵抗値）で示し、Ｒｇａｓは素子をガ
ス雰囲気中に置いて約１分後の値を用いた。まえ、素子
動作温度線約４０００である。
第 １ 表
以下余白
第 ２ 表
第１表から明らかなように、ＴｉＯ２担持効果は明らか
であり、本発明に係る素子は従来のＰｔ、 Ｐｄ、Ｒｈ
等の貴金属触媒を用いた素子よりも還元性ガスに付して
高感度を示し、特にＣ（Ｊ、 ＣＨ，に対する感度が増
大していることが％倣的である。
であり、本発明に係る素子は従来のＰｔ、 Ｐｄ、Ｒｈ
等の貴金属触媒を用いた素子よりも還元性ガスに付して
高感度を示し、特にＣ（Ｊ、 ＣＨ，に対する感度が増
大していることが％倣的である。
さらに第２＆には、本素子の応答特性を示し丸。
すなわち、応答時間５秒での抵抗変化を１分後の抵抗変
化に対する変化率（（Ｒａｉｒ−Ｒ”””）／（Ｒａｌ
ｒ−ａｓ Ｒ３？＋５））刈００（＊）で示した。第２表より明ら
かなように、Ｈｌ 、 ＣＯ，Ｉ ５ｏ−Ｃ４Ｈ１（１
に対しては、いずれの触媒を用いた場合にも、１分後の
抵抗変化率の９４−以上の抵抗変化を示し、一般に検出
しにくいＣ）（４に対しては、やや低い値であるが、８
〇−以上の変化率を示すことがわかる。
化に対する変化率（（Ｒａｉｒ−Ｒ”””）／（Ｒａｌ
ｒ−ａｓ Ｒ３？＋５））刈００（＊）で示した。第２表より明ら
かなように、Ｈｌ 、 ＣＯ，Ｉ ５ｏ−Ｃ４Ｈ１（１
に対しては、いずれの触媒を用いた場合にも、１分後の
抵抗変化率の９４−以上の抵抗変化を示し、一般に検出
しにくいＣ）（４に対しては、やや低い値であるが、８
〇−以上の変化率を示すことがわかる。
また第１図に示す如き感ガス素子は例えば以下の如く製
造される。
造される。
すなわちＴｉ０１を所定量秤取し、前金属の塩化物もし
くは硝酸化物の所定濃度水溶中に加えよくかくはん後、
放置する。一定時間放置後１００ｔ：’で乾燥し、初析
して粉末を得る。これを電気炉で約３００〜７００Ｃで
涜成し触媒粉末を得る。一方別に半導体として例えばＺ
ｎＯを秤取し、これに必要量のｓｂ、ｏ。
くは硝酸化物の所定濃度水溶中に加えよくかくはん後、
放置する。一定時間放置後１００ｔ：’で乾燥し、初析
して粉末を得る。これを電気炉で約３００〜７００Ｃで
涜成し触媒粉末を得る。一方別に半導体として例えばＺ
ｎＯを秤取し、これに必要量のｓｂ、ｏ。
など添加物を加え、これに前記触媒粉末を必豊量加え、
さらにバインダとしてメチルセルロース水溶液など加え
てボールミルなどで十分喪ぐ混合しペースト状とする。
さらにバインダとしてメチルセルロース水溶液など加え
てボールミルなどで十分喪ぐ混合しペースト状とする。
このペーストを既にのべＩＦＩＩと同様な電極を有する
絶縁基体上に塗布し、乾燥後３００−１０００Ｇで焼成
する。これを適当なステム上に組立て、ヒータをとりつ
けて素子を得る。
絶縁基体上に塗布し、乾燥後３００−１０００Ｇで焼成
する。これを適当なステム上に組立て、ヒータをとりつ
けて素子を得る。
なお上記の如くして得た感ガス素子も上記実施例と同様
に優れた感匿を示す事は確認された。しかしながら経時
変化を考慮した場合には第２図に示す如き構造とした方
がより好ましい。
に優れた感匿を示す事は確認された。しかしながら経時
変化を考慮した場合には第２図に示す如き構造とした方
がより好ましい。
６）発明の効果
以上のように、本発明方法に係る感ガス素子は還元性ガ
スに高感度を有し、応答特性に優れており、さらに嵩温
安定であるために各種還元性ガス検出素子として有効で
あることがわかるう
スに高感度を有し、応答特性に優れており、さらに嵩温
安定であるために各種還元性ガス検出素子として有効で
あることがわかるう
第１図及び第２図は本発明方法に係る感ガス素子の構造
例を示す断面図、第３図は本発明方法により得た感ガス
素子を用いた装置例を示す斜視図。 ｌ・・・筒状絶縁体、 ２・・・電極、３・・・ガ
ス感応体（ガス感応素体）、４・・・感ガス素子、
５・・・触媒層。 代理人 弁理士 則近慧佑（他１名）
例を示す断面図、第３図は本発明方法により得た感ガス
素子を用いた装置例を示す斜視図。 ｌ・・・筒状絶縁体、 ２・・・電極、３・・・ガ
ス感応体（ガス感応素体）、４・・・感ガス素子、
５・・・触媒層。 代理人 弁理士 則近慧佑（他１名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １） Ｖ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｃｕ
、 Ｍｏ、 Ｗのうち少なくとも一種の金属元素とｒｉ
へとを混合してなる触媒を感ガス能を有する金属酸化物
半導体に混合してなるガス感応体を一対の電極間に設け
る事を特徴とした感ガス素子の製造方法。 ２）感ガス能を有する金属酸化物半導体からなるガス感
応素体表面に、Ｖ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｌ、
Ｃｕ、 Ｍｏ、 Ｗのうち少なくとも一種の金属元素
とＴｉｅ、と全混合してなる触媒層を設ける事を％徴と
した感ガス素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP85482A JPS58118953A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | 感ガス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP85482A JPS58118953A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | 感ガス素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58118953A true JPS58118953A (ja) | 1983-07-15 |
| JPS6152419B2 JPS6152419B2 (ja) | 1986-11-13 |
Family
ID=11485226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP85482A Granted JPS58118953A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | 感ガス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58118953A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6156951A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-22 | Nemoto Tokushu Kagaku Kk | 空気汚染検知素子 |
| DE3604594A1 (de) * | 1986-02-14 | 1987-08-20 | Schott Glaswerke | Duennfilmgassensoren mit hoher messempfindlichkeit als mehrschichtsysteme auf der basis von indiumoxid-tauchschichten zum nachweis von gasspuren in traegergasen |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3043892U (ja) * | 1997-05-30 | 1997-12-02 | 株式会社間組 | 配線器具 |
-
1982
- 1982-01-08 JP JP85482A patent/JPS58118953A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6156951A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-22 | Nemoto Tokushu Kagaku Kk | 空気汚染検知素子 |
| DE3604594A1 (de) * | 1986-02-14 | 1987-08-20 | Schott Glaswerke | Duennfilmgassensoren mit hoher messempfindlichkeit als mehrschichtsysteme auf der basis von indiumoxid-tauchschichten zum nachweis von gasspuren in traegergasen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6152419B2 (ja) | 1986-11-13 |
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