JP6364356B2 - Gas detection method and gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、ガスの検知方法及びガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas detection method and a gas sensor.
メチルメルカプタン等のメルカプタン及び硫化水素は、悪臭の原因となる物質として考えられており、メルカプタン又は硫化水素が大気中に放出されることによって、様々な問題が発生する。メルカプタン及び硫化水素は、臭覚閾値がppbオーダーであるため、臭気を測定するためには、メルカプタン及び硫化水素に対する感度の高いガスセンサが求められる。 Mercaptans such as methyl mercaptan and hydrogen sulfide are considered as substances that cause malodors, and various problems occur when mercaptans or hydrogen sulfide are released into the atmosphere. Since mercaptan and hydrogen sulfide have an odor threshold value on the order of ppb, a gas sensor with high sensitivity to mercaptan and hydrogen sulfide is required to measure odor.
特許文献1には、ガス感応部と、ガス感応部の電気抵抗値を検出する検出電極とを備え、ガス感応部の電気抵抗変化に基づき、被検知ガスを検知するガス検知素子が開示されている。このとき、ガス感応部は酸化セリウムを主成分として構成してあり、被検知ガスは含酸素有機化合物及び含硫黄化合物のうちの少なくともいずれかのガスである。
しかしながら、被検知ガスを検知する際に、空気に含まれる水素の影響を抑制することが望まれている。 However, it is desired to suppress the influence of hydrogen contained in the air when detecting the gas to be detected.
本発明の一態様は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、メルカプタン及び硫化水素に対する感度が高く、水素に対する感度が低いガスの検知方法及びガスセンサを提供することを目的とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a gas detection method and a gas sensor that have high sensitivity to mercaptans and hydrogen sulfide and low sensitivity to hydrogen in view of the problems of the above-described conventional technology.
本発明の一態様は、ガスセンサを用いてガスを検知する方法であって、前記ガスセンサは、ガス感応層及び該ガス感応層の電気抵抗を検出する電極を有し、前記ガス感応層は、酸化チタン及び/又は酸化セリウムと、酸化バナジウムとを含み、酸化チタン及び/又は酸化セリウムの含有量が50質量%以上99質量%以下であり、酸化バナジウムの含有量が1質量%以上15質量%以下であり、前記ガスは、メルカプタン又は硫化水素である。 One aspect of the present invention is a method for detecting a gas using a gas sensor, the gas sensor including a gas sensitive layer and an electrode for detecting an electrical resistance of the gas sensitive layer, wherein the gas sensitive layer is oxidized. It contains titanium and / or cerium oxide and vanadium oxide, the content of titanium oxide and / or cerium oxide is 50 mass% or more and 99 mass% or less, and the content of vanadium oxide is 1 mass% or more and 15 mass% or less. And the gas is mercaptan or hydrogen sulfide.
本発明の一態様は、メルカプタン又は硫化水素の検知に用いられるガスセンサであって、ガス感応層及び該ガス感応層の電気抵抗を検出する電極を有し、前記ガス感応層は、酸化チタン及び/又は酸化セリウムと、酸化バナジウムとを含み、酸化チタン及び/又は酸化セリウムの含有量が50質量%以上99質量%以下であり、酸化バナジウムの含有量が1質量%以上15質量%以下である。
One aspect of the present invention is a gas sensor used for detection of mercaptan or hydrogen sulfide, which includes a gas-sensitive layer and an electrode that detects electric resistance of the gas-sensitive layer, and the gas-sensitive layer includes titanium oxide and / or Or it contains cerium oxide and vanadium oxide , the content of titanium oxide and / or cerium oxide is 50 mass% or more and 99 mass% or less, and the content of vanadium oxide is 1 mass% or more and 15 mass% or less.
本発明の一態様によれば、メルカプタン及び硫化水素に対する感度が高く、水素に対する感度が低いガスの検知方法及びガスセンサを提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a gas detection method and a gas sensor that have high sensitivity to mercaptans and hydrogen sulfide and low sensitivity to hydrogen.
次に、本発明を実施するための形態を説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated.
ガスの検知方法は、ガスセンサを用いてガスを検知する方法である。このとき、ガスセンサは、ガス感応層及びガス感応層の電気抵抗を検出する電極を有し、ガスは、メルカプタン又は硫化水素である。 The gas detection method is a method of detecting gas using a gas sensor. At this time, the gas sensor has a gas sensitive layer and an electrode for detecting the electric resistance of the gas sensitive layer, and the gas is mercaptan or hydrogen sulfide.
メルカプタンとしては、特に限定されないが、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、イソプロピルメルカプタン、n−プロピルメルカプタン等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as a mercaptan, Methyl mercaptan, ethyl mercaptan, isopropyl mercaptan, n-propyl mercaptan, etc. are mentioned.
次に、図1〜図3を用いて、ガスセンサの構成について説明する。 Next, the configuration of the gas sensor will be described with reference to FIGS.
図1に、ガス感応層が形成される前のガスセンサの一例を示す。なお、図1(a)及び(b)は、それぞれ表面図及び裏面図である。 FIG. 1 shows an example of a gas sensor before the gas sensitive layer is formed. 1A and 1B are a front view and a back view, respectively.
基板1の表面に、ガス感応層の電気抵抗を検出する櫛歯電極2及び櫛歯電極3が形成されている(図1(a)参照)。一方、基板1の裏面に、ヒータ4が形成されている(図1(b)参照)。
基板1としては、耐熱性及び絶縁性を有していれば、特に限定されないが、アルミナ、ジルコニア等のセラミック基板、熱酸化膜付のシリコン基板等が挙げられる。
The
櫛歯電極2及び櫛歯電極3を構成する材料としては、電気伝導性を有していれば、特に限定されないが、白金、金等が挙げられる。
Although it will not specifically limit as a material which comprises the comb-
櫛歯電極2及び櫛歯電極3は、対向するように配置されている。
The comb-
櫛歯電極2及び櫛歯電極3の間の距離は、通常、50〜700μmであり、100〜500μmであることが好ましい。
The distance between the
櫛歯電極2及び櫛歯電極3の形成方法としては、特に限定されないが、スクリーン印刷法、スパッタリング法、真空蒸着法等が挙げられる。
Although it does not specifically limit as a formation method of the comb-
なお、ガス感応層の電気抵抗を検出する電極としては、櫛歯電極に限定されず、平面電極等を用いてもよい。 In addition, as an electrode which detects the electrical resistance of a gas sensitive layer, it is not limited to a comb-tooth electrode, You may use a plane electrode etc.
ヒータ4を構成する材料としては、抵抗加熱によりガス感応層を加熱することが可能であれば、特に限定されないが、白金等が挙げられる。
The material constituting the
ガス感応層を加熱する温度は、通常、300〜500℃であり、300〜450℃であることが好ましい。ガス感応層を加熱する温度が300℃以上であることにより、ガスセンサ10のメルカプタン及び硫化水素に対する感度をさらに高くすることができ、500℃以下であることにより、ガスセンサの性能の劣化を抑制することができる。
The temperature at which the gas sensitive layer is heated is usually 300 to 500 ° C, preferably 300 to 450 ° C. When the temperature at which the gas sensitive layer is heated is 300 ° C. or higher, the sensitivity of the
なお、ガス感応層を加熱する方法は、抵抗加熱により加熱する方法に限定されず、電気炉等の外部加熱により加熱する方法等であってもよい。 In addition, the method of heating a gas sensitive layer is not limited to the method of heating by resistance heating, The method of heating by external heating, such as an electric furnace, etc. may be sufficient.
図2に、ガスセンサの一例を示す。 FIG. 2 shows an example of a gas sensor.
ガスセンサ10は、櫛歯電極2及び櫛歯電極3を覆うようにして、ガス感応層5が形成されている。
In the
なお、ガス感応層5の形状及びサイズは、特に限定されない。
The shape and size of the gas
図3に、ガスセンサ10のA−A’線における断面を示す。
In FIG. 3, the cross section in the A-A 'line | wire of the
ガス感応層5は、櫛歯電極2及び櫛歯電極3との接触面積を十分に確保するため、櫛歯電極2及び櫛歯電極3の間の空間を充填するようにして、形成されていることが好ましい。
The gas
ガス感応層5は、酸化チタン(TiO2)及び/又は酸化セリウム(CeO2)と、酸化バナジウム(V2O5)とを含み、酸化タングステン(WO3)をさらに含んでいてもよい。
The gas
ガス感応層5中の酸化チタン及び/又は酸化セリウムの含有量は、50〜99質量%であり、50〜97質量%であることが好ましい。ガス感応層5中の酸化チタン及び/又は酸化セリウムの含有量が50質量%未満であると、ガスセンサ10の水素に対する感度が高くなり、99質量%を超えると、ガス感応層5の電気抵抗が大きくなる。
The content of titanium oxide and / or cerium oxide in the gas
ガス感応層5中の酸化バナジウムの含有量は、1〜15質量%であり、1.5〜10質量%であることが好ましく、3〜10質量%であることがさらに好ましい。ガス感応層5中の酸化バナジウムの含有量が1質量%未満であると、ガスセンサ10の水素に対する感度が高くなり、15質量%を超えると、ガスセンサ10のメルカプタン及び硫化水素に対する感度が低くなる。
The content of vanadium oxide in the gas
ガス感応層5中の酸化タングステンの含有量は、通常、49質量%以下であり、45質量%以下であることが好ましい。ガス感応層5中の酸化タングステンの含有量が49質量%以下であることにより、ガスセンサ10の水素に対する感度がさらに低くなる。
The content of tungsten oxide in the gas
酸化チタンの市販品としては、AEROXIDE TiO2 P25(日本エアロジル社製)、TiO2ナノ粉末(シグマ アルドリッチ社製)等が挙げられる。 Examples of commercially available titanium oxide include AEROXIDE TiO 2 P25 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), TiO 2 nanopowder (manufactured by Sigma Aldrich Co., Ltd.) and the like.
酸化セリウムの市販品としては、コアシェル型セリアナノ粒子(北興化学工業社製)、CeO2ナノ粉末(シグマ アルドリッチ社製)等が挙げられる。 Examples of commercially available products of cerium oxide include core-shell ceria nanoparticles (made by Hokuko Chemical Co., Ltd.), CeO 2 nanopowder (made by Sigma Aldrich), and the like.
酸化バナジウムの原料の市販品としては、NH4VO3(シグマ アルドリッチ社製)等が挙げられる。 Examples of commercially available vanadium oxide materials include NH 4 VO 3 (manufactured by Sigma Aldrich).
酸化タングステンの原料の市販品としては、(NH4)10H2(W2O7)6・xH2O(シグマ アルドリッチ社製)等が挙げられる。 Examples of commercially available tungsten oxide raw materials include (NH 4 ) 10 H 2 (W 2 O 7 ) 6 · xH 2 O (manufactured by Sigma Aldrich).
酸化バナジウム及び酸化タングステンは、ナノサイズの粒子であることが好ましい。これにより、粉末の表面積が増大し、ガス感応層5のガスと反応する面積が増加する。
Vanadium oxide and tungsten oxide are preferably nano-sized particles. Thereby, the surface area of powder increases and the area which reacts with the gas of the gas
酸化バナジウム及び酸化タングステンは、酸化チタン及び/又は酸化セリウムの表面に均質に分散していることが好ましい。具体的には、酸化チタン及び/又は酸化セリウムを水中に分散させた後、タングステン成分及びバナジウム成分を含む溶液を注ぎ込み、スターラー等を用いて撹拌しながら、水を蒸発させ、焼成して金属酸化物の粉末を作製することが好ましい。 Vanadium oxide and tungsten oxide are preferably uniformly dispersed on the surface of titanium oxide and / or cerium oxide. Specifically, after titanium oxide and / or cerium oxide is dispersed in water, a solution containing a tungsten component and a vanadium component is poured, while stirring using a stirrer or the like, the water is evaporated and baked to oxidize the metal. It is preferable to produce a powder of the product.
ガス感応層5は、貴金属触媒をさらに含んでいてもよい。これにより、ガスセンサ10のメルカプタン及び硫化水素に対する感度をさらに向上させることができる。
The gas
貴金属触媒を構成する元素としては、特に限定されないが、白金、金、パラジウム、銀等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as an element which comprises a noble metal catalyst, Platinum, gold | metal | money, palladium, silver etc. are mentioned.
ガス感応層5は、酸化スズ(IV)等の上記以外の金属酸化物をさらに含んでいてもよい。
The gas
ガス感応層5は、実質的に金属酸化物からなることが好ましい。
The gas
ガス感応層5の形成方法としては、特に限定されないが、上記の金属酸化物の粉末、又は、酸化チタン及び/又は酸化セリウムと、酸化バナジウムと、酸化タングステンとを含む粉末と、バインダーと、有機溶剤とを混合したペーストを塗布した後、焼成する方法等が挙げられる。
The method for forming the gas
焼成温度は、通常、300〜800℃であり、500〜750℃であることが好ましく、700℃付近であることが特に好ましい。 The firing temperature is usually 300 to 800 ° C, preferably 500 to 750 ° C, and particularly preferably around 700 ° C.
バインダーとしては、特に限定されないが、セルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等が挙げられる。 The binder is not particularly limited, and examples thereof include cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and the like.
有機溶剤としては、特に限定されないが、トルエン、キシレン、ターピネオール、エチレングリコール等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as an organic solvent, Toluene, xylene, terpineol, ethylene glycol, etc. are mentioned.
ガスセンサ10は、ガス感応層5にメルカプタン又は硫化水素が接触すると、ガス感応層5の電気抵抗が変化するため、ガスを検知することができる。
When the mercaptan or hydrogen sulfide contacts the gas
図4を用いて、ガス感応層5の電気抵抗が変化するメカニズムを説明する。
The mechanism by which the electric resistance of the gas
櫛歯電極2及び櫛歯電極3の間に、ガス感応層5を構成する金属酸化物の粉末5aがX(X=4)個並んでいると仮定する。このとき、櫛歯電極2及び櫛歯電極3の電気抵抗をRe、金属酸化物の粉末5aの粒界抵抗をRb、金属酸化物の粉末5aと櫛歯電極2及び櫛歯電極3の間の界面抵抗をRiとすると、2端子法により測定されるガス感応層5の電気抵抗Rは、式
R=2Re+2Ri+(X−1)Rb
で表される。次に、ガスセンサ10をメルカプタン又は硫化水素に曝露すると、金属酸化物の粉末5aの格子酸素が消費され、格子酸素の電子が金属酸化物の粉末5aに戻される。金属酸化物の粉末5aは、n型半導体であるため、電子が戻ることでキャリア数が増え、ガス感応層5の電気抵抗Rが小さくなる。ここで、Reは、雰囲気によらず、一定であることから、RiとRbが小さくなる。このように、ガスセンサ10をメルカプタン又は硫化水素に曝露することにより、ガス感応層5の電気抵抗Rが変化するため、メルカプタン又は硫化水素を検知することができる。
It is assumed that X (X = 4)
It is represented by Next, when the
ガスセンサ10のメルカプタン又は硫化水素に対する感度は、メルカプタン又は硫化水素に曝露されている場合のガス感応層5の電気抵抗Rgに対する空気に曝露されている場合のガス感応層5の電気抵抗Raの比Ra/Rgであり、ガスセンサの性能の一つの指標とすることができる。ガスセンサ10のメルカプタン又は硫化水素に対する感度は、通常、メルカプタン又は硫化水素の濃度に比例して増加する。このため、ガスセンサ10のメルカプタン又は硫化水素に対する感度から、メルカプタン又は硫化水素の濃度を測定することができる。
The sensitivity of the
ガスセンサ10は、低濃度から高濃度までのメルカプタン及び硫化水素を検知することができる。
The
ガスセンサ10の750ppmの水素に対する感度は、通常、1.20以下であり、1.08以下であることが好ましい。このため、750ppmの水素が共存する雰囲気においても、水素に阻害されることなく、メルカプタン及び硫化水素を検知することができる。
The sensitivity of the
ガスセンサ10は、ガス感応層5を加熱する温度を調整することにより、メルカプタンに対する感度を硫化水素に対する感度よりも高くしたり、メルカプタンに対する感度を硫化水素に対する感度よりも低くしたりすることができる。
By adjusting the temperature at which the gas
このため、硫化水素に対する感度よりもメルカプタンに対する感度が高いガスセンサ10と、硫化水素に対する感度よりもメルカプタンに対する感度が低いガスセンサ10を、メルカプタン及び硫化水素が共存する雰囲気に設置すると、メルカプタン及び硫化水素の濃度を測定することもできる。
Therefore, if the
ガスセンサ10は、500ppb以上のメルカプタン及び硫化水素を検知することができる。
The
ガスセンサ10は、生体ガス中に含まれるメルカプタン及び硫化水素の検知器、簡易検査装置等に適用することができる。
The
次に、実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されない。なお、部は、質量部を意味する。 Next, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to the examples. In addition, a part means a mass part.
[実施例1]
6.35mm×50.8mm×635μmのアルミナ製の基板1(弘陽精工社製)の表面に、白金ペーストTR−7091T(田中貴金属工業社製)をスクリーン印刷した後、1400℃で2時間焼成し、櫛歯電極2及び櫛歯電極3を形成した。櫛歯電極2及び櫛歯電極3は、幅が100μmであり、櫛歯電極2及び櫛歯電極3の間の距離が100μmであり、5.3mm×6.3mmの領域に形成した。次に、基板1の裏面に、PtペーストTR−7091T(田中貴金属工業社製)をスクリーン印刷した後、1400℃で2時間焼成し、ヒータ4を形成した(図1参照)。
[Example 1]
A platinum paste TR-7091T (manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) is screen-printed on the surface of a 6.35 mm × 50.8 mm × 635 μm alumina substrate 1 (manufactured by Koyo Seiko Co., Ltd.), followed by firing at 1400 ° C. for 2 hours. The
酸化バナジウムの原料としてのNH4VO3(シグマ アルドリッチ社製)、酸化チタンとしてのAEROXIDE TiO2 P25(日本エアロジル社製)、酸化タングステンの原料としての(NH4)10H2(W2O7)6・xH2O(シグマ アルドリッチ社製)を混合して、混合粉末を得た。このとき、酸化バナジウム、酸化チタン及び酸化タングステンの質量比が3:87:10となるように、酸化バナジウムの原料、酸化チタン及び酸化タングステンの原料を混合した。 NH 4 VO 3 (manufactured by Sigma Aldrich) as a raw material of vanadium oxide, AEROXIDE TiO 2 P25 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) as titanium oxide, (NH 4 ) 10 H 2 (W 2 O 7 as a raw material of tungsten oxide) ) 6 · xH 2 O (manufactured by Sigma Aldrich) was mixed to obtain a mixed powder. At this time, the raw material of vanadium oxide, the raw material of titanium oxide, and tungsten oxide were mixed so that the mass ratio of vanadium oxide, titanium oxide, and tungsten oxide might be 3:87:10.
混合粉末60部及びエチルセルロース(シグマ アルドリッチ社製)とターピネオールを1:9の質量比で混合したビヒクル40部を混合し、ペーストを得た。 A paste was obtained by mixing 60 parts of the mixed powder and 40 parts of a vehicle in which ethyl cellulose (manufactured by Sigma Aldrich) and terpineol were mixed at a mass ratio of 1: 9.
得られたペーストを、櫛歯電極2及び櫛歯電極3上に塗布した後、焼成炉を用いて700℃で焼成してガス感応層5を形成し、ガスセンサ10を得た。
After apply | coating the obtained paste on the comb-
ガスセンサ10を試料ホルダーに設置した後、ヒータ5に通電し、ガス感応層5が300℃になるように抵抗加熱により加熱した。窒素と酸素を体積比4:1で混合した合成空気を、200mL/minの流量で試料ホルダーに流し、ガス感応層5の電気抵抗を測定した。ガス感応層5の電気抵抗は、2700型多チャンネルデジタルマルチメータDMM(ケースレーインスツルメンツ社製)を用いて、2端子法により10秒間隔で測定した。このとき、ガス感応層5の電気抵抗が安定してから1時間後のガス感応層5の電気抵抗をRaとした。次に、メチルメルカプタン標準ガス(大陽日酸社製)を窒素に導入した後、メチルメルカプタン標準ガスが導入された窒素と酸素を体積比4:1で混合した合成空気を、200mL/minの流量で試料ホルダーに流し、上記と同様にして、ガス感応層5の電気抵抗を測定した。このとき、合成空気中のメチルメルカプタンの濃度を50ppbとし、合成空気を試料ホルダーに1時間流した後のガス感応層5の電気抵抗をRgとした。さらに、窒素と酸素を体積比4:1で混合した合成空気を、200mL/minの流量で試料ホルダーに流し、ガス感応層5の電気抵抗を測定した。次に、合成空気中のメチルメルカプタンの濃度を250ppbに変更した以外は、上記と同様にして、ガス感応層5の電気抵抗Rgを測定した。さらに、窒素と酸素を体積比4:1で混合した合成空気を、200mL/minの流量で試料ホルダーに流し、ガス感応層5の電気抵抗を測定した。次に、合成空気中のメチルメルカプタンの濃度を500ppbに変更した以外は、上記と同様にして、ガス感応層5の電気抵抗Rgを測定した。
After the
メチルメルカプタン標準ガス(大陽日酸社製)の代わりに、硫化水素標準ガス(大陽日酸社製)を用いた以外は、上記と同様にして、ガス感応層5の電気抵抗Rgを測定した。
The electrical resistance Rg of the gas
メチルメルカプタン標準ガス(大陽日酸社製)の代わりに、水素標準ガス(大陽日酸社製)を用い、合成空気中の水素の濃度を250ppb、500ppb及び750ppbから250ppm、500ppm及び750ppmに変更した以外は、上記と同様にして、ガス感応層5の電気抵抗Rgを測定した。
Instead of methyl mercaptan standard gas (manufactured by Taiyo Nippon Sanso), hydrogen standard gas (manufactured by Taiyo Nippon Sanso) is used, and the concentration of hydrogen in the synthesis air is increased from 250 ppb, 500 ppb and 750 ppb to 250 ppm, 500 ppm and 750 ppm. The electrical resistance Rg of the gas
ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを算出した。
The sensitivity Ra / Rg of the
[実施例2]
ガス感応層5が350℃になるように抵抗加熱により加熱した以外は、実施例1と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 2]
The sensitivity Ra / Rg of the
[実施例3]
ガス感応層5が400℃になるように抵抗加熱により加熱した以外は、実施例1と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 3]
The sensitivity Ra / Rg of the
図5〜7に、ガスセンサをメチルメルカプタン、硫化水素又は水素を含む合成空気に曝露した場合のガス感応層5の電気抵抗を示す。図5、6から、ガスセンサ10をメチルメルカプタン又は硫化水素を含む合成空気に曝露すると、ガス感応層5の電気抵抗が減少し、ガスセンサ10をメチルメルカプタン又は硫化水素を含まない合成空気に曝露すると、ガス感応層5の電気抵抗が戻ることがわかる。
5-7 shows the electrical resistance of the gas
[実施例4]
ガス感応層5が450℃になるように抵抗加熱により加熱した以外は、実施例1と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 4]
The sensitivity Ra / Rg of the
[実施例5]
櫛歯電極2及び櫛歯電極3の間の距離を175μmに変更した以外は、実施例3と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 5]
The sensitivity Ra / Rg of the
[実施例6]
櫛歯電極2及び櫛歯電極3の間の距離を500μmに変更した以外は、実施例3と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 6]
The sensitivity Ra / Rg of the
[実施例7]
混合粉末を作製する際に、酸化タングステンの原料を添加せず、酸化バナジウム及び酸化チタンの質量比が3:97となるように、酸化バナジウムの原料及び酸化チタンを混合した以外は、実施例3と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 7]
Example 3 except that when the mixed powder was prepared, the raw material of tungsten oxide was not added, and the raw material of vanadium oxide and titanium oxide were mixed so that the mass ratio of vanadium oxide and titanium oxide was 3:97. In the same manner, the sensitivity Ra / Rg of the
[実施例8]
混合粉末を作製する際に、酸化バナジウム、酸化チタン及び酸化タングステンの質量比が10:80:10となるように、酸化バナジウムの原料、酸化チタン及び酸化タングステンの原料を混合した以外は、実施例1と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 8]
Except for mixing the raw material of vanadium oxide, the raw material of titanium oxide and the tungsten oxide so that the mass ratio of vanadium oxide, titanium oxide and tungsten oxide is 10:80:10 when preparing the mixed powder, Example 1, the sensitivity Ra / Rg of the
[実施例9]
混合粉末を作製する際に、酸化バナジウム、酸化チタン及び酸化タングステンの質量比が1.5:88.5:10となるように、酸化バナジウムの原料、酸化チタン及び酸化タングステンの原料を混合した以外は、実施例1と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 9]
Other than mixing the raw material of vanadium oxide, the raw material of titanium oxide and tungsten oxide so that the mass ratio of vanadium oxide, titanium oxide and tungsten oxide is 1.5: 88.5: 10 when preparing the mixed powder In the same manner as in Example 1, the sensitivity Ra / Rg of the
[実施例10]
混合粉末を作製する際に、酸化チタンの代わりに、酸化セリウムとしてのコアシェル型セリアナノ粒子(北興化学工業社製)を用いた以外は、実施例9と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 10]
In producing the mixed powder, methyl mercaptan and sulfide of the
[実施例11]
混合粉末を作製する際に、酸化バナジウム、酸化チタン及び酸化タングステンの質量比が3:77:20となるように、酸化バナジウムの原料、酸化チタン及び酸化タングステンの原料を混合した以外は、実施例3と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 11]
Except for mixing the raw material of vanadium oxide, the raw material of titanium oxide and tungsten oxide so that the mass ratio of vanadium oxide, titanium oxide and tungsten oxide was 3:77:20 when producing the mixed powder, the examples 3, the sensitivity Ra / Rg of the
[実施例12]
混合粉末を作製する際に、酸化バナジウム、酸化チタン及び酸化タングステンの質量比が3:52:45となるように、酸化バナジウムの原料、酸化チタン及び酸化タングステンの原料を混合した以外は、実施例3と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 12]
Except for mixing the raw material of vanadium oxide, the raw material of titanium oxide, and the tungsten oxide so that the mass ratio of vanadium oxide, titanium oxide, and tungsten oxide is 3:52:45 when preparing the mixed powder. 3, the sensitivity Ra / Rg of the
[実施例13]
混合粉末を作製する際に、酸化セリウムとしてのコアシェル型セリアナノ粒子(北興化学工業社製)をさらに添加し、酸化バナジウム、酸化チタン、酸化セリウム及び酸化タングステンの質量比が3:80:7:10となるように、酸化バナジウムの原料、酸化チタン、酸化セリウム及び酸化タングステンの原料を混合した以外は、実施例3と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Example 13]
When preparing the mixed powder, core-shell ceria nanoparticles (made by Hokuko Chemical Co., Ltd.) as cerium oxide are further added, and the mass ratio of vanadium oxide, titanium oxide, cerium oxide and tungsten oxide is 3: 80: 7: 10. The sensitivity Ra / Rg of the
[比較例1]
混合粉末の代わりに、酸化チタンとしてのAEROXIDE TiO2 P25(日本エアロジル社製)を用いた以外は、実施例3と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Comparative Example 1]
The sensitivity Ra / Rg of the
[比較例2]
混合粉末の代わりに、酸化セリウムとしてのコアシェル型セリアナノ粒子(北興化学工業社製)を用いた以外は、実施例3と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Comparative Example 2]
The sensitivity Ra / Rg of the
[比較例3]
混合粉末を作製する際に、酸化バナジウムの原料を添加せず、酸化チタン及び酸化タングステンの質量比が90:10となるように、酸化チタン及び酸化タングステンの原料を混合した以外は、実施例3と同様にして、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを求めた。
[Comparative Example 3]
Example 3 except that the raw material of vanadium oxide was not added and the raw materials of titanium oxide and tungsten oxide were mixed so that the mass ratio of titanium oxide and tungsten oxide was 90:10 when preparing the mixed powder. In the same manner, the sensitivity Ra / Rg of the
表1に、ガスセンサ10の特性を示す。
Table 1 shows the characteristics of the
表2に、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度Ra/Rgを示す。
Table 2 shows the sensitivity Ra / Rg of the
表2から、実施例1〜13は、メチルメルカプタン及び硫化水素に対する感度が高く、水素に対する感度が低いことがわかる。このため、空気に含まれる水素の影響を抑制して、メチルメルカプタン及び硫化水素を検知することができる。 From Table 2, it can be seen that Examples 1 to 13 have high sensitivity to methyl mercaptan and hydrogen sulfide and low sensitivity to hydrogen. For this reason, methyl mercaptan and hydrogen sulfide can be detected while suppressing the influence of hydrogen contained in the air.
これに対して、比較例1、2は、ガス感応層5が酸化チタン又は酸化セリウムからなるため、ガス感応層5の電気抵抗が大きい(>120MΩ)。このため、ガスセンサ10のメチルメルカプタン、硫化水素及び水素に対する感度を求めることができなかった。
In contrast, in Comparative Examples 1 and 2, since the gas
比較例3は、ガス感応層5が酸化バナジウムを含まないため、水素に対する感度が高い。このため、空気に含まれる水素の影響を抑制することができない。
In Comparative Example 3, since the gas
1 基板
2、3 櫛歯電極
4 ヒータ
5 ガス感応層
5a 金属酸化物の粉末
10 ガスセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ガスセンサは、ガス感応層及び該ガス感応層の電気抵抗を検出する電極を有し、
前記ガス感応層は、酸化チタン及び/又は酸化セリウムと、酸化バナジウムとを含み、酸化チタン及び/又は酸化セリウムの含有量が50質量%以上99質量%以下であり、酸化バナジウムの含有量が1質量%以上15質量%以下であり、
前記ガスは、メルカプタン又は硫化水素であることを特徴とするガスの検知方法。 A method of detecting gas using a gas sensor,
The gas sensor has a gas sensitive layer and an electrode for detecting an electric resistance of the gas sensitive layer,
The gas sensitive layer contains titanium oxide and / or cerium oxide and vanadium oxide, the content of titanium oxide and / or cerium oxide is 50 mass% or more and 99 mass% or less, and the content of vanadium oxide is 1 Mass% or more and 15 mass% or less,
The gas detection method according to claim 1, wherein the gas is mercaptan or hydrogen sulfide.
ガス感応層及び該ガス感応層の電気抵抗を検出する電極を有し、
前記ガス感応層は、酸化チタン及び/又は酸化セリウムと、酸化バナジウムとを含み、酸化チタン及び/又は酸化セリウムの含有量が50質量%以上99質量%以下であり、酸化バナジウムの含有量が1質量%以上15質量%以下であることを特徴とするガスセンサ。 A gas sensor used to detect mercaptan or hydrogen sulfide,
A gas sensitive layer and an electrode for detecting the electrical resistance of the gas sensitive layer;
The gas sensitive layer contains titanium oxide and / or cerium oxide and vanadium oxide , the content of titanium oxide and / or cerium oxide is 50 mass% or more and 99 mass% or less, and the content of vanadium oxide is 1 A gas sensor having a mass% of 15% or less.
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