| 研究概要 |
本研究では,代表的な"におい成分"であり,かつ魚介類の鮮度低下臭でもあるトリメチルアミン(TMA),ジメチルアミン(DMA),アンモニアなどの含窒素ガスを,高感度かつ選択的に検出可能な半導体ガスセンサの設計・開発を行うことを目的として研究を進め,以下のような知見を得た.
各種貴金属を担持した酸化物半導体の粉末をセンサ材料に用い膜厚を変化させたセンサ素子のTMAガス感度を測定した結果,センサの膜厚とセンサ材料の酸化活性の最適化が高感度"においセンサ"を開発するための重要な設計指針であることを明らかにした.
一方,3.0wt%と比較的多量のPtを担持したIn_2O_3-MgO(5mol%)の上部にTiO_2または0.5Pt/TiO_2を塗布した二層構造型の素子を300℃という比較的低温で作動させれば,DMAガス感度が著しく向上することを明らかにした.このガス感度が高くなる温度領域では,導電率の増大という出力信号に対して逆の応答(負電荷吸着)をするNO_Xの生成が比較的少ないこと,および,中間酸化生成物であるエチレンイミンの生成量が多く,その生成過程および燃焼過程で多くの化学吸着酸素が消費されることが,高いDMAガス感度の要因であることを見いだした.
In_2O_3-MgO(5mol%)を検知層とし,これを0.5wt%のIr触媒を担持したTiO_2層でコーティングし,かつ両層の中間に電極を設けた素子構造を採用することにより,高感度NH_3ガスセンサを実現した.このセンサの検知機構を調査した結果,高いNH_3ガス感度を得るためには,NO_Xを生成しない程度のNH_3酸化活性を有する材料の選択,およびNH_3によるNO_Xの還元反応をより促進する材料の選択が重要であることがわかった.
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