2001 Fiscal Year Annual Research Report
貴金属ナノコンポジット膜による高感度ガスセンサー用電極の開発
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13555184
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60125549)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 禎一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10333882)
明石 孝也 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20312647)
増本 博 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50209459)
小野 敬 (株)リケン, 研究センター, 主任研究員
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| Keywords | 酸素ガスセンサー / 電極材料 / コンポジット電極 / 導電性酸化物 / MOCVD法 / 触媒 / 界面制御 / 微細構造制御 |
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| Research Abstract |
本研究では、Ir,Pd,Pt,Ru,Rh等の貴金属電極、およびこれらの貴金属とイットリウム安定化ジルコニア(YSZ)のコンポジット電極をMOCVD法によってYSZ基板上に作製し、その性能を評価した。
まず貴金属電極を作製し、非常に均一な微細構造を持つ電極の作製に成功した。これらの電極は粒径数μm〜数十μmの球状粒子からなっていたが、ほとんどの電極では850℃での加熱処理によって溶融や粒の粗大化が観察された。この微細構造の大きな変化によって、電極性能は大きく低下した。一方、IrおよびRu電極は高温でも優れた電極性能を維持していたが、これは電子伝導性の酸化物(IrO_2およびRuO_2)が生成し、これらの酸化物膜の微細構造が高温での熱処理によっても変化しないためであることがわかった。
上記の結果から、高温度域で使用可能な電極材料としてIrO_2およびRuO_2が有望であると考え、YSZとこれらとのコンポジット電極を作製し、その電極性能を評価した。成膜時の酸素ガス流量が小さな場合にはカーボンや未酸化の金属が膜中に残存したが、酸素ガス流量を大きくすることによって、酸化物のみからなるコンポジット膜が得られた。IrO_2-YSZコンポジット電極は、IrO_2量が20mol%程度でも市販の電極と同等の電極特性を示した。
CVD法は均一な微細構造を持つ膜を作製できるという特徴を持つが、電極プロセスとしても優れていることが明らかとなり、さらに、コンポジット化によって低抵抗のYSZ基板/電極界面が形成され、電極性能が大幅に向上したものと考えられる。組成制御および微細構造制御によってさらに優れた電極を作製できるものと期待される。
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Research Products
(1 results)
