| 研究概要 |
本研究は、大気環境用および燃焼排ガス用の高性能NO_xセンサの開発を目指すものである。安定化ジルコニアをベース材料とした混成電位検出式及び電流検出式センサ、補助相材料を用いた限界電流検出式固体電解質センサ、さらに酸化物半導体をベース材料とした抵抗検出式センサについての検討を行い、以下のような知見を得た。
1)安定化ジルコニアと種々の酸化物を組み合わせた素子を作製し、NO_xに対する感度を550-700℃において測定した。その結果、CdCr2O4とWO_3を用いた場合に良好な応答が得られた。素子起電力は20-500ppmの範囲でNO_x濃度の対数に比例した。2)安定化ジルコニアにCdCr2O4またはWO_3電極を付加した素子について、電流検出方式で作動させたときのNO_x検知特性を調べた。その結果、検知極電位を任意に設定すれば、NO2,NO,トータルNO_xをそれぞれ選択的に検知できることがわかった。また、その時のガス感度は濃度にほぼ比例した。3)NASICONとNANO2を組み合わせた限界電流検出式平面型素子について、検知極電位を-150mVに設定して150℃におけるNO2検知特性を調べたところ、電流応答とNO2濃度との間に10ppb-1ppmの範囲で良好な直線性が得られた。本素子の50ppbに対する90%応答時間は約1分以内と良好であった。また、NO2感度はCO2,水蒸気,その他のガスの妨害もほとんど受けないことがわかった。4)単独酸化物の中でNO選択性が比較的良好なことを見出したBi2O3をベース材料として用い、これに種々の第2成分を添加することにより、NO応答特性の改善を試みた。その結果、NiOを第2成分として用いた場合に最も高いNO感度と選択性が得られることがわかった。また、NiOの添加量としては5wt%が、作動温度としては300℃が最適であることが判明した。
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