HWAHAK KONGHAK, Vol.35, No.2, 307-312, April, 1997
귀금속 촉매를 이용한 가스 센서 제조 연구
A Study of Gas Sensors Using Noble Metal Catalysts
초록
귀금속 촉매가 첨가된 주석 산화물계 가스 센서가 여러 방법으로 제조되어 각 소자의 감지특성과 고온 열처리 효과 및 알루미나, Ca, Pt 등의 첨가물 효과가 검토되었다. 비록 가스의 종류에 따라 귀금속의 종류가 다르기는 하지만 가스의 감지도 향상을 위해 귀금속을 첨가하는 방법으로 귀금속 담지 촉매의 이용이 가장 효과적이었으며, 담체의 넓은 표면적에 고분산된 귀금속 촉매작용에 기인하여 부탄 가스의 경우 백금이 담지된 촉매가, 메탄 가스의 경우 팔라디움이 5wt% 담지된 촉매를 사용하여 1000ppm의 가스농도에서 각각 90% 이상의 감지도를 얻을 수 있었다. 제조된 소자들은 600℃까지의 열처리에서도 매우 안정하였으며, 800℃ 이상의 고온 열처리시에는 귀금속 첨가 방법에 관계없이 첨가된 귀금속의 분산도가 증가할수록 또한 고온 처리 시간이 길어질수록 소자의 열적 안정성이 떨어져서 감지도의 저하율이 커지고 있었다. 이러한 감지도의 저하 현상을 첨가된 담지 촉매 금속의 분산도 혹은 금속 입자 크기에 따른 열적 불안정성으로 설명할 수 있었으며 첨가물의 영향이나 주석 산화물 또는 알루미나 담지 촉매의 자체 변화는 감지도 저하에 크게 영향을 미치지 못하고 있었다.
Tin oxide based hydrocarbon gas sensors were prepared by using various methods and their sensing characteristics and the effects of high temperature treatment and additives on the sensitivities were tested. Although the choice of the effective noble metal depended on the detecting gas, it was found that the supported noble metal catalyst was the most effective additive to increase the sensitivity of the sensor. Especially well dispersed 5wt% of Pt and Pd supported alumina catalysts were the most effective for the butane and methane sensor, respectively. The increase in sensitivity was due to the increase in dispersion of the noble metal used and the sensors with supported catalyst were found to be very stable up to the temperature of 600℃. When the sensor was calcined at 800℃, the thermal instability of the sensor increased with metal dispersion regardless of preparation methods, resulting in the decrease in sensitivity. The thermal instability at a high temperature could be explained by the dispersion of the Pd metals rather than the sintering of tin oxide or supported metal catalyst itself or additives
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