Development of noble metal nano-composite electrode for gas sensors

气体传感器用贵金属纳米复合电极的研制

基本信息

  • 批准号:
    13555184
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.12万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Noble metal(Ir or Ru) nano-composite films were synthesized by chemical vapor deposition using beta-diketonato complexes as precursors, and their microstructures and electrode properties for gas sensors were studied. Ir-YSZ nano-composite electrodes consisted of amorphous YSZ and Ir particles of 5-10 nm in diameter. The interfacial conductivity for the Ir-YSZ electrodes was almost 1000 times higher than that of sputtered-Pt electrodes due to large contact area between YSZ and Ir in nano-composite electrodes and high catalytic activity of Ir nano-particles. The electro-motive-force values of the oxygen concentration cell constructed from the Ir-YSZ electrodes and YSZ electrolyte showed the Nernstian theoretical values and the response time was 10-20s at 650℃. Ir-C and Ru-C nano-composite films containing about 50 vol% of carbon were prepared by MOCVD, and their microstructures and electrode properties were investigated. Ir or Ru particles of 5-20 nm in diameter were dispersed in amorphous C matrix. The AC conductivities associating to the interface charge transfer between 1r-C or Ru-C composite electrode and YSZ electrolyte were 100-1000 times higher than that of Pt electrodes. The emf values of the oxygen gas concentration cell constructed from the nano-composite electrodes and YSZ electrolyte showed the Nernstian theoretical values at low temperatures around 500 K. The response time of the concentration cell was 110 s at 550 K for Ir-C and 900 s at 500 K for Ru-C nano-composite electrodes.
以β-二酮配合物为前驱体,采用化学气相沉积法合成了贵金属(Ir或Ru)纳米复合薄膜,并研究了由非晶YSZ和Ir组成的Ir-YSZ纳米复合电极的微观结构和电极性能。直径为 5-10 nm 的 Ir-YSZ 电极的界面电导率几乎比溅射 Pt 高 1000 倍。由于纳米复合电极中 YSZ 和 Ir 之间的大接触面积以及 Ir 纳米颗粒的高催化活性,由 Ir-YSZ 电极和 YSZ 电解质构建的氧浓差电池的电动势值显示。含约50vol%的Ir-C和Ru-C纳米复合薄膜的能斯特理论值和响应时间为10-20s。采用MOCVD法制备了碳,并研究了它们的微观结构和电极性能,直径为5-20 nm的Ir或Ru颗粒分散在非晶C基体中,其交流电导率与1r-C或Ru-C之间的界面电荷转移有关。由纳米复合电极和YSZ电解质构建的氧气浓差电池的电动势值比Pt电极高100-1000倍。 YSZ电解质在500 K左右的低温下表现出能斯特理论值。浓差池的响应时间对于Ir-C在550 K为110 s,对于Ru-C纳米复合电极在500 K为900 s。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Preparation of RuO_2-YSZ nano-composite films by MOCVD
MOCVD法制备RuO_2-YSZ纳米复合薄膜
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.Yamamoto;T.Kimura
  • 通讯作者:
    T.Kimura
Chemical vapor deposition of iridium, platinum, rhodium and palladium
  • DOI:
    10.2320/matertrans.44.1717
  • 发表时间:
    2003-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Garcia, JRV;Goto, T
  • 通讯作者:
    Goto, T
B.-P.Zhang: "Optical properties of Au/SiO_2 nano-composite films prepared by induction-coil-coupled plasma suuttering"Mater. Trans.. 44・2. 215-219 (2003)
B.-P.Zhang:“感应线圈耦合等离子体烧结制备的Au/SiO_2纳米复合薄膜的光学性能”,Trans. 44・219 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Goto, T.Ono, T.Hirai: "Electrochemical Properties of Iridium Carbon Nano Composite Films Prepared by MOCVD"Scripta Mater.. 44. 1187-1190 (2001)
T.Goto、T.Ono、T.Hirai:“MOCVD 制备的铱碳纳米复合薄膜的电化学性能”Scripta Mater.. 44. 1187-1190 (2001)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
B.P.Zhang: "Preparation of Au/SiO_2 nano-composite multilayers by helicon sputtering and their optical properties"Mater. Trans.. 43・11. 2855-2859 (2002)
B.P. 张:“螺旋溅射制备Au/SiO_2 纳米复合材料及其光学性能”,Trans. 43・11 (2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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知道了