JPH042958A - Electrode for gas sensor using electrode reaction - Google Patents

Electrode for gas sensor using electrode reaction

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JPH042958A
JPH042958A JP2103657A JP10365790A JPH042958A JP H042958 A JPH042958 A JP H042958A JP 2103657 A JP2103657 A JP 2103657A JP 10365790 A JP10365790 A JP 10365790A JP H042958 A JPH042958 A JP H042958A
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gas
gas sensor
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conductive
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Masakazu Sakaguchi
雅一 坂口
Yoshinori Kawashima
川島 美紀
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明・考案の目的) (産業上の利用分野) 本発明は、製鉄工程、あるいは石油、石炭の燃焼工程か
ら排出する排ガス中に含まれる亜硫酸ガス、−酸、化炭
素等のガス成分の検知、あるいは車から排出される排ガ
スや、一般家庭での燃焼ガス検知に用いる電極反応を利
用したガスセンサ用電極に関する。
Detailed Description of the Invention (Purpose of the Invention) (Industrial Application Field) The present invention is directed to the treatment of sulfur dioxide, -acid, and This invention relates to electrodes for gas sensors that utilize electrode reactions for detecting gas components such as carbon, exhaust gases emitted from cars, and combustion gases in general households.

(従来の技術) 特定の気体成分を検知するには、一般には半導体ガスセ
ンサ、電気抵抗式センサが用いられ、電極として二酸化
スズや酸化亜鉛が用いられる。
(Prior Art) To detect a specific gas component, a semiconductor gas sensor or an electrical resistance sensor is generally used, and tin dioxide or zinc oxide is used as an electrode.

また作動温度が100℃〜500℃と比較的高く、ガス
の種類によって作動する最適温度にコントロールする必
要があった。
Furthermore, the operating temperature is relatively high at 100° C. to 500° C., and it is necessary to control the operating temperature to the optimum temperature depending on the type of gas.

また焼結体素子製造工程も複雑で、高温処理が必要であ
った。
Furthermore, the manufacturing process for the sintered element was complicated and required high-temperature treatment.

ガス感知感度や選択性を増大させるために、白金やパラ
ジウムなどの高価な貴金属触媒を用いるため高価であり
、加熱のための電源を必要とした。
In order to increase gas sensing sensitivity and selectivity, expensive noble metal catalysts such as platinum and palladium were used, making them expensive and requiring a power source for heating.

一方、電極反応を利用したガスセンサは、検知対象ガス
を電気化学的に酸化あるいは還元し、その時の外部回路
に流れる電気をセンサ出力として取り出すものである。
On the other hand, a gas sensor that utilizes an electrode reaction electrochemically oxidizes or reduces a gas to be detected, and extracts the electricity flowing through an external circuit as a sensor output.

この方式は、一般に定電位電解式およびガルバニ電池式
ガスセンサと呼ばれ、電極材料としては金や白金黒など
と限定されており、センサの構造もテフロン膜やテフロ
ン多孔質膜上に形成するため製造が難しく、ガス選択性
や電解質の寿命が短く、液漏れがじやすく安定性や精度
の低下などの欠点がある。
This method is generally called a potentiostatic electrolysis type or galvanic cell type gas sensor, and the electrode material is limited to gold or platinum black, and the sensor structure is formed on a Teflon membrane or a Teflon porous membrane. It is difficult to use, has short gas selectivity and electrolyte life, is prone to liquid leakage, and has disadvantages such as decreased stability and accuracy.

一般のガルバニ電池式ガスセンサは、電源もなく簡便で
あるが、数カ月の使用によって正極が消耗してしまう欠
点を有していた。
A general galvanic cell type gas sensor is simple and has no power source, but has the disadvantage that the positive electrode wears out after several months of use.

また、電極反応を利用したガスセンサ用電極ば厚膜で多
孔質であり非常に硬くて脆い性質であった。
In addition, electrodes for gas sensors that utilize electrode reactions are thick, porous, and extremely hard and brittle.

(発明・考案が解決しようとする課題)本発明者は、金
、白金などの触媒を使わず、電解重合、あるいは化学酸
化重合可能な芳香族化合物および(または)複素環化合
物を電解重合、化学酸化重合して形成された導電性の重
合体を用いることにより、耐酸性、耐アルカリ性、耐熱
性にすぐれ、従来の電極反応を利用したガスセンサ用電
極の種々の欠点を改良出来ることを見いだし、本発明に
到ったものである。
(Problem to be solved by the invention/device) The present inventor has developed an aromatic compound and/or a heterocyclic compound that can be electropolymerized or chemically oxidized without using a catalyst such as gold or platinum. We discovered that by using a conductive polymer formed by oxidative polymerization, it has excellent acid resistance, alkali resistance, and heat resistance, and can improve various drawbacks of gas sensor electrodes that utilize conventional electrode reactions. This led to an invention.

導電性高分子単独ではポリチオフェン、ポリピロールは
、N08に対してのガスセンサ用電極としてなりえると
いう例は、吉野勝美らによりPOlym、Commun
、、26,103  (1,985)に発表されている
が、電極上に導電性高分子単独膜では、はがれやクラッ
クが入り易く長時間の使用に適さない。
An example of the fact that conductive polymers such as polythiophene and polypyrrole can be used as electrodes for gas sensors for N08 was reported by Katsumi Yoshino et al.
, 26, 103 (1,985), a single conductive polymer film on an electrode is susceptible to peeling and cracking, making it unsuitable for long-term use.

本発明は、電極寿命が長く、触媒の欠損のない薄膜ある
いはフィルム状であるため柔軟であり、どのような形状
にも加工が可能であり、軽量化ができ、センサをコンパ
クトにすることができ、安価で、信願性の高い種々のガ
スを検知する電極反応を利用したガスセンサ用電極を提
供するものである。
The present invention has a long electrode life, is flexible because it is in the form of a thin film or film with no catalyst loss, and can be processed into any shape, making it lightweight and making the sensor compact. The present invention provides an inexpensive and highly reliable electrode for a gas sensor that utilizes electrode reactions to detect various gases.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 樹脂化合物、導電性樹脂化合物の複合材で構成すること
を特徴とする電極反応を利用したガスセンサ用電極およ
びその製造方法、または(あるいは)樹脂化合物、導電
性樹脂化合物、有機金属錯体の複合材で構成される電極
反応を利用したガスセンサ電極である。
(Means for Solving the Problems) An electrode for a gas sensor that utilizes electrode reaction and is characterized by being composed of a composite material of a resin compound and a conductive resin compound, and a method for manufacturing the same, and/or a resin compound and a conductive resin. This is a gas sensor electrode that utilizes an electrode reaction composed of a composite material of compounds and organometallic complexes.

本発明において用いられる樹脂、としては、ポリテトラ
フルオロエチレンなどのフッソ系樹脂、シリコン樹脂、
ポリリールホンなどのイオウ系樹脂1、ビニル系樹脂、
オレフィン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂などの樹脂を
あげることができる。
The resins used in the present invention include fluorocarbon resins such as polytetrafluoroethylene, silicone resins,
Sulfur-based resin 1 such as polyreelphone, vinyl-based resin,
Examples of resins include olefin resins, phenol resins, polyester resins, polyamide resins, and polyimide resins.

本発明において電極反応を利用したガスセンサの触媒と
して用いられる有機金属錯体としては、フタロシアニン
、ナフタロシアニン、ポルフィリン、フェナトボルフィ
リン、ビスシクロペンタジフェニル、カルボニル、ヒド
リド、カルヘン、カルビン、アセチルアセトン錯体、サ
ルチルアミンキレート、ザリチルアルデヒド錯塩、エチ
レンジアミン四酢酸塩、グリシンキレ−1−、フェロセ
ンなど、あるいはこれらに、ハロゲン原子、ニトロ基、
スルボン基、スルホン酸塩基、アルキル基、水酸基、カ
ルホキシル基、アミノ基などの原子または置換基が導入
された誘導体の、白金、鉄、コバルト、ニソゲル、銅、
パラジウム、モリブデンなどの金属の錯体で検知ガスの
必要上2種類以上の有機金属錯体を用いることも出来る
Examples of organometallic complexes used as catalysts for gas sensors using electrode reactions in the present invention include phthalocyanine, naphthalocyanine, porphyrin, phenatoborphyrin, biscyclopentadiphenyl, carbonyl, hydride, carchene, carbine, acetylacetone complex, and salicylamine chelate. , salicylaldehyde complex salt, ethylenediaminetetraacetate, glycine chelate-1-, ferrocene, etc., or to these, a halogen atom, a nitro group,
Platinum, iron, cobalt, nisogel, copper, derivatives into which atoms or substituents such as sulfone groups, sulfonic acid groups, alkyl groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, and amino groups have been introduced;
It is a complex of a metal such as palladium or molybdenum, and two or more types of organometallic complexes can also be used depending on the necessity of the detection gas.

また、触媒の有効利用率を向」ニさせるためにll′l
、これらの有機金属錯体のうら、用いる樹脂部材と同一
の溶媒に可溶性のものを用いることが望ましく、例えば
、有機金属錯体、溶媒、樹脂の組合せとしては、アセチ
ルアセトン錯体では、アセトン熔媒、リビニルハロゲン
化合物および(または)ポリスチレン樹脂の組合せ、サ
リチルアミンキレ−1−では、ジメチルホルムアミドお
よび(または)ピリジン)容媒、ポリビニルアルコール
および(または)ポリアセチレンおよび(または)ポリ
ビニルハロゲン化物樹脂の糺合せ、サリチルアルデヒド
釘を塩では、クロロホルム?容媒、ポリビニルアセテ−
1−および(または)ポリビニルスルオキシド樹脂の組
合せ、フェロセンでは、ベンゼン溶媒、ポリビニルアセ
テートおよび(または)ポリスチレン樹脂の組合セ、ポ
ルフィリン、フタロシアニンなどのスルホン酸塩誘導体
では、ジメチルポルムアミドまたはジメチルスルボキシ
ド?容媒、ポリビニルアルコールおよび(または)ポリ
ビニルハロゲン化合物および(または)ポリアクリロニ
トリルブタジェンスチレンおよび(または)ポリアクリ
ロニトリルおよび(または)ポリアセチレン樹脂等を挙
げることが出来るが、これらに限定されるものでない。
In addition, in order to improve the effective utilization rate of the catalyst,
It is desirable to use organic metal complexes that are soluble in the same solvent as the resin member used.For example, as for the combination of organic metal complexes, solvents, and resins, for acetylacetone complexes, acetone solvent, libinyl A combination of a halogen compound and/or a polystyrene resin, a dimethylformamide and/or pyridine) vehicle, a combination of a halogen compound and/or a polyacetylene and/or a polyvinyl halide resin, a salicylamine Aldehyde nails with salt, chloroform? Medium, polyvinyl acetate
1- and (or) a combination of polyvinyl sulfoxide resins, for ferrocene, a benzene solvent, a combination of polyvinyl acetate and (or) polystyrene resins, for sulfonate derivatives such as porphyrins, phthalocyanines, dimethylpolamide or dimethyl sulfoxide. ? Examples include, but are not limited to, carriers, polyvinyl alcohol and/or polyvinyl halogen compounds, and/or polyacrylonitrile butadiene styrene and/or polyacrylonitrile and/or polyacetylene resins.

上記有機金属錯体と樹脂とからなる樹脂部材あるいは(
または)樹脂単独部材は、本発明に係わる電極反応を利
用したガスセンサ電極において、利用されるガスを透過
する性質を有するものでなければならない。
A resin member made of the above-mentioned organometallic complex and resin or (
or) The resin-only member must have the property of permeating the gas used in the gas sensor electrode utilizing electrode reaction according to the present invention.

例えば、ガスが酸素である場合に、樹脂部材の酸素透過
係数は、I X 10”” (cm3(STP )cm
−cm−2S−’(cmHg)−’以上 好ましくはl
Xl0−”以上である。
For example, when the gas is oxygen, the oxygen permeability coefficient of the resin member is I x 10'' (cm3 (STP) cm
-cm-2S-'(cmHg)-' or more, preferably l
Xl0-" or more.

検知ガスとしては特定されない。例えば、亜硫酸ガス、
−酸化炭素、二酸化炭素、硫化水素、酸化窒素、二酸化
窒素、塩酸ガス、塩素ガス、などの可燃性ガス、有害ガ
スなどがあり、酸化還元反応を起こすガスであれば、す
べて検知ガスの対象として用いることが出来る。
Not identified as a detected gas. For example, sulfur dioxide gas,
- Including flammable and harmful gases such as carbon oxide, carbon dioxide, hydrogen sulfide, nitrogen oxide, nitrogen dioxide, hydrochloric acid gas, chlorine gas, etc. Any gas that causes a redox reaction can be detected as a detection gas. It can be used.

本発明において電解重合の電極として用いられる導電性
基材としては、白金、ニッケル、銅、銀、金、パラジウ
ムなどの金属材料、およびグラジ−カーボンなどの炭素
質材料からなるものの他、インジウムトリオキシドなど
を蒸着させた透明電極(IToガラスなど)を用いるこ
とが出来る。
In the present invention, conductive substrates used as electrodes for electrolytic polymerization include metal materials such as platinum, nickel, copper, silver, gold, palladium, carbonaceous materials such as grady carbon, and indium trioxide. It is possible to use a transparent electrode (such as ITo glass) on which a material such as ITO glass is vapor-deposited.

導電性基材の形状としては、特に限定はなく、線状、板
状、棒状、球状、メツシュ状、ペーパ状、クロス状、中
空状などのものを用いることが出来る。
The shape of the conductive base material is not particularly limited, and linear, plate-like, rod-like, spherical, mesh-like, paper-like, cross-like, hollow, and other shapes can be used.

化学酸化重合法としては、塩化第二鉄などを樹脂中に分
散させ、複素環化合物などの化学酸化重合するモノマー
溶液中に浸漬し重合させ、複合膜を形成させることも可
能である。
As a chemical oxidation polymerization method, it is also possible to form a composite film by dispersing ferric chloride or the like in a resin and immersing the resin in a solution of a monomer that undergoes chemical oxidation polymerization such as a heterocyclic compound to polymerize it.

特に精度の高いガスセンサ用電極には電解重合法で製造
することが好ましいがこれに限定する必要はない。
In particular, it is preferable to manufacture the electrode for a gas sensor with high precision by an electrolytic polymerization method, but there is no need to limit it to this method.

本発明において、電極反応を利用したガスセンサ用電極
としての複合材は、上記樹脂部材と導電性基材、あるい
は(または)樹脂単独樹脂部材と導電性基材とからなる
In the present invention, a composite material as an electrode for a gas sensor that utilizes an electrode reaction is composed of the above-mentioned resin member and a conductive base material, or (or) a resin-only resin member and a conductive base material.

複合材は、 (1)上記有機金属錯体及び樹脂をテトラヒドロフラン
などのエーテル系溶剤、ジアミノジフェニルメタンなど
のアミン系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、など
のケトン系溶剤、フェノール、トルエン、キシレンなど
の芳香族系溶媒、シクロヘキセンなどの脂肪族系溶媒な
ど適切な有機溶剤に溶解(溶融融解を含む)または分散
させた塗布材を、上記導電性基村上に塗布し、乾燥させ
る。
The composite material is prepared by: (1) The above organometallic complex and resin are treated in an ether solvent such as tetrahydrofuran, an amine solvent such as diaminodiphenylmethane, a ketone solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, or an aromatic solvent such as phenol, toluene, or xylene. A coating material dissolved (including melting) or dispersed in an appropriate organic solvent such as an aliphatic solvent such as cyclohexene is applied onto the conductive substrate and dried.

(2)上記有機金属錯体および樹脂の混合物を押し出し
成形、射出成形、加圧成形など適切な方法により成形し
、得られた成形物と上記導電性基材とを、熱圧着するか
導電性接着材を用いて接着する。
(2) The mixture of the organometallic complex and resin is molded by an appropriate method such as extrusion molding, injection molding, or pressure molding, and the resulting molded product and the conductive base material are bonded by thermocompression or conductive adhesive. Glue using material.

(3)」−記有機金属錯体及び樹脂の混合物を、上記導
電性基村上に粉体塗装または押し出しコーティングする
(3) Powder coating or extrusion coating a mixture of the organometallic complex and resin onto the conductive substrate.

(4)上記有機金属錯体及び樹脂の混合物を押し出し成
形、射出成形、加圧成形など適切な方法により成形し、
得られた成形物上に、蒸着により導電性基材を設ける、
または上記(11〜(4)の方法中、有機金属錯体を除
いた構成などの方法により作ることが出来る。
(4) Molding the mixture of the organometallic complex and resin by an appropriate method such as extrusion molding, injection molding, or pressure molding,
Providing a conductive base material on the obtained molded product by vapor deposition,
Alternatively, it can be produced by a method in which the organometallic complex is excluded from the methods (11 to (4)) above.

化学酸化重合法においては導電性基材を設ける必要性は
なく樹脂単独あるいは有機金属錯体を含む構成で上記の
製法、塗布法、押し出し成形、射出成形、加圧成形など
の適切な方法にて製造できる。また化学酸化重合法にお
ける触媒は上記、有機金属錯体に混合させ塗布法、押し
出し成形、射出成形、加圧成形にても製造出来る。
In the chemical oxidation polymerization method, there is no need to provide a conductive base material, and the resin alone or a composition containing an organometallic complex can be manufactured using an appropriate method such as the above-mentioned manufacturing method, coating method, extrusion molding, injection molding, or pressure molding. can. Further, the catalyst in the chemical oxidative polymerization method can also be produced by mixing with the above-mentioned organometallic complex and applying the coating method, extrusion molding, injection molding, or pressure molding.

これらの方法の中でも、特に、 (1)上記有機金属錯体及び樹脂を適切な有機溶剤に溶
解(溶融融解を含む)または分散、さらに好ましくは溶
解(溶融融解を含む)させた塗布剤を、上記導電性基材
上に塗布し、乾燥させる方法により複合材を作ることが
好ましい。
Among these methods, in particular: (1) A coating agent obtained by dissolving (including melting) or dispersing, more preferably dissolving (including melting) the above-mentioned organometallic complex and resin in an appropriate organic solvent, is used in the above-mentioned method. Preferably, the composite material is made by coating it on a conductive substrate and drying it.

このようにして得られた複合材の導電性基材上で、電解
重合可能な芳香族化合物および(または)複素環化合物
が電解重合される。
An electrolytically polymerizable aromatic compound and/or a heterocyclic compound is electrolytically polymerized on the conductive base material of the composite material thus obtained.

化学酸化重合法の場合は、酸化重合可能な芳香族化合物
あるいは複素環化合物の溶液あるいはモノマー蒸気中に
て酸化重合される。
In the case of chemical oxidative polymerization, oxidative polymerization is carried out in a solution of an oxidatively polymerizable aromatic compound or a heterocyclic compound or in monomer vapor.

電解重合あるいは化学酸化重合可能な芳香族化合物また
は複素環化合物としては、アズレン、ピレン、1〜リフ
エニレン、アニリン、ピロール、チオフェン、3−メチ
ルチオフェン、フラン、ピペラジン、イソチアナフテン
、あるいはこれら化合物のハロゲン原子、ニトロ基、ス
ルフォン基、スルフォン酸塩基、アルキル基、アリル基
、水酸基、カルボキシル基、アミノ基などの原子または
置換基が導入された誘導体などを挙げることが出来る。
Examples of aromatic compounds or heterocyclic compounds that can be electrolytically polymerized or chemically oxidized polymerized include azulene, pyrene, 1-lihuenylene, aniline, pyrrole, thiophene, 3-methylthiophene, furan, piperazine, isothianaphthene, or halogens of these compounds. Examples include derivatives into which atoms or substituents such as atoms, nitro groups, sulfone groups, sulfonic acid groups, alkyl groups, allyl groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, and amino groups are introduced.

化学酸化重合用触媒としては、塩化第二鉄、三塩化ルテ
ニウム、三塩化モリブデン五塩化モリフデン、塩化アル
ミニウム、四塩化チタン、塩化第鋼、塩酸、硫酸、フン
酸、過塩素酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、燐
酸などがあげられる。
Catalysts for chemical oxidative polymerization include ferric chloride, ruthenium trichloride, molybdenum trichloride, molybdenum pentachloride, aluminum chloride, titanium tetrachloride, ferric chloride, hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, perchloric acid, trichloroacetic acid, and trichloroacetic acid. Examples include fluoroacetic acid and phosphoric acid.

電解重合は、少なくとも、導電性基材の樹脂部材で覆わ
れた部分の上、樹脂部材中だけで起こればよく、電解重
合による重合体の形成効率の面から導電性暴利上の樹脂
部材で覆われていない部分を剥離可能なまたは不可能な
絶縁材料で覆ってから、電解重合を行うことが好ましい
Electrolytic polymerization only needs to occur at least on the part of the conductive base material covered with the resin member, and from the viewpoint of the efficiency of forming a polymer by electrolytic polymerization, it is not necessary to use the resin member for profiteering. Preferably, the uncovered parts are covered with an insulating material, which may or may not be peelable, prior to electropolymerization.

電解重合に用いる電解質としては、カチオンとしては、
アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、第4ア
ルキルアンモニウムイオン、第4アルキルホスボニウム
イオン、第4アルキルアルセニウムイオン、第4スルボ
ニウムイオン、あるいばこれらの置換体などがあり、ア
ニオンとしては、スルポン酸イオン、硝酸イオン、過塩
素酸イオン、カルボン酸イオン、テトラフルオロはう酸
イオン、ヘキサフルオロ燐酸イオン、あるいはこれらの
置換体がある。これらのカチオン、およびアニオンから
構成される電解質のうち、有機溶媒への溶解性などの面
から、特に、テ1−ラブデルアンモニウムバークロレー
ト、テトラエチルアンモニウムパークロレー1−、テI
・ラブチルアンモニウムテトラフルオロはう酸塩、テI
・ラフルオロは・う酸すトリウムなどを用いることが好
ましい。
As the electrolyte used for electrolytic polymerization, as a cation,
There are alkali metal ions, alkaline earth metal ions, quaternary alkylammonium ions, quaternary alkyl phosbonium ions, quaternary alkyl arsenium ions, quaternary sulfonium ions, and substituted products of these. , sulfonate ion, nitrate ion, perchlorate ion, carboxylate ion, tetrafluoroacetate ion, hexafluorophosphate ion, or substituted products thereof. Among the electrolytes composed of these cations and anions, from the viewpoint of solubility in organic solvents, in particular, te1-rhabdelammonium verchlorate, tetraethylammonium perchlorate 1-, and teI
・Butylammonium tetrafluorobaltate, TeI
- As for lafluoro, it is preferable to use thorium oxalate or the like.

電解重合の際に用いられる有機溶剤としては、アセトニ
トリル、ヘンジニトリル、などのニトリル類、ジメチル
フォルムアミド、ジメチルアセ1−アミド、N−メチル
アセトアミド、などのアミド類、エチレンジアミン、ヘ
キサメチルボスポルアミド、ピリジン、などのアミン類
、テトラヒドロフラン、ジオキサン、j82−ジメトキ
シエタンナトのエーテル類、酢酸、無水酢酸などのカル
ボン酸類、メタノール、エタノールなどのアルコール類
、ジメチルスルオキシド、スルポラン、ジメチルスルホ
ンなとのイオウ化合物、プロピレンカポネート、ニトロ
メタン、塩化メチレン、アセトンなどを用いることが出
来る。これらの有機溶剤のうちでも、特に、メタノール
、エタノール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド
、ジメチルスルオキシド、テトラヒドロフラン、プロピ
レンカーボネート、ニトロメタン等などを用いることが
好ましい。
Organic solvents used during electrolytic polymerization include nitriles such as acetonitrile and hendinitrile, amides such as dimethylformamide, dimethylace1-amide, and N-methylacetamide, ethylenediamine, hexamethylbosporamide, and pyridine. , amines such as tetrahydrofuran, dioxane, ethers of j82-dimethoxyethannat, carboxylic acids such as acetic acid and acetic anhydride, alcohols such as methanol and ethanol, sulfur compounds such as dimethyl sulfoxide, sulporan, and dimethyl sulfone, Propylene caponate, nitromethane, methylene chloride, acetone, etc. can be used. Among these organic solvents, it is particularly preferable to use methanol, ethanol, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, propylene carbonate, nitromethane, and the like.

電解重合時の通電量は、通常、0.1〜100C/cm
2であるが、通電量を1〜10C/cm2に設定するな
ら、電解重合によって堆積(成長)する重合体の表面を
平滑とするごとができ、導電性の高い高感度の電極反応
を利用したガスセンサ電極用導電性樹脂化合物が得られ
る。
The amount of current applied during electrolytic polymerization is usually 0.1 to 100 C/cm.
2, if the amount of current is set to 1 to 10 C/cm2, the surface of the polymer deposited (grown) by electrolytic polymerization can be smoothed, and a highly sensitive electrode reaction with high conductivity can be used. A conductive resin compound for gas sensor electrodes is obtained.

化学酸化重合法の場合には、樹脂中に酸化触媒を練り込
むか、樹脂フィルムを酸化触媒の溶液中に含浸させ、酸
化重合性モノマーの蒸気あるいは、酸化重合性子ツマー
溶液中に含浸させて重合させることにより、目的の電極
反応を利用したガスセンサ電極用導電性樹脂化合物が得
られる。
In the case of chemical oxidation polymerization, an oxidation catalyst is kneaded into the resin, or a resin film is impregnated in a solution of the oxidation catalyst, and then impregnated in the vapor of an oxidation-polymerizable monomer or a solution of an oxidation-polymerizable monomer for polymerization. By doing so, a conductive resin compound for gas sensor electrodes utilizing the desired electrode reaction can be obtained.

電解重合法では、必要に応して、多孔質上記導電性基材
が除去された、電極反応を用いたガスセンサ電極用導電
性樹脂化合物が得られる。
In the electrolytic polymerization method, a conductive resin compound for a gas sensor electrode using an electrode reaction is obtained from which the porous conductive base material is removed, if necessary.

導電性基材を除去しない場合、導電性基材は多孔質であ
ることが好ましい。
If the conductive substrate is not removed, the conductive substrate is preferably porous.

電極反応を利用したガスセンサに用いる電解質は、溶液
タイプ、あるいは固体電解質を用いることが出来る。溶
液電解質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム
、亜硫酸カリウム、硫酸カリウム、亜硫酸す1〜リウム
、硫酸ナトリウムなどの無機電解質を用いることが出来
、検知ガスの種類により最適の電解質を選択することが
望ましい。
The electrolyte used in a gas sensor that utilizes an electrode reaction can be a solution type or a solid electrolyte. As the solution electrolyte, inorganic electrolytes such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, potassium sulfite, potassium sulfate, mono-lithium sulfite, and sodium sulfate can be used, and the optimal electrolyte can be selected depending on the type of gas to be detected. desirable.

固体電解質としては、紙、樹脂中に、上記電解質を含浸
させた導電性電解質を用いることが出来る。
As the solid electrolyte, a conductive electrolyte obtained by impregnating paper or resin with the above electrolyte can be used.

この方法で得られる電極反応を利用したガスセンサ用電
極は、軽量化、薄膜化により、より高感度のガスセンサ
電極が得られ、成形などの加工をより容易に行うことが
出来る。
The electrode for a gas sensor that utilizes the electrode reaction obtained by this method can be made lighter and thinner, resulting in a gas sensor electrode with higher sensitivity, and can be processed such as molding more easily.

(作用) 本発明に於て導電性基材は、電解重合時の電極として作
用する。
(Function) In the present invention, the conductive base material acts as an electrode during electrolytic polymerization.

本発明で得られた電極反応を利用したガスセンサ用電極
の、電極において電解重合や、化学酸化重合法によって
堆積(成長)した重合体は、センサ電極本体においては
、導電体と同時にガス検知体として作用する。
In the gas sensor electrode that utilizes the electrode reaction obtained in the present invention, the polymer deposited (grown) in the electrode by electrolytic polymerization or chemical oxidation polymerization is used as a gas detector as well as a conductor in the sensor electrode body. act.

また、有機金属錯体は、ガス検知の触媒として作用し、
より高感度化の作用と働きをする。
In addition, organometallic complexes act as catalysts for gas detection,
It works to increase sensitivity.

また、導電性基材を除去しない場合には、導電性基材も
また電極反応を利用したガスセンサ用の電極本体におけ
る導電体として作用する。
In addition, if the conductive base material is not removed, the conductive base material also acts as a conductor in the electrode body for a gas sensor using electrode reaction.

(実施例) 以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお
、膜中、部とは重量部を表わす。
(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Note that in the film, parts represent parts by weight.

実施例1゜ ポリビニルクロライド50部、およびジメチルボルムア
ミド200部からなる溶液250部に、コバルトフタロ
シアニン50部を分散させて得られた分散液を、ITO
ガラス上に塗布し、120°Cで2時間乾燥し、複合材
を得た。得られた複合材を電極として用い、対向電極と
して白金板を用いて、アセトニトリル100部、ピロー
ル0.7部およびテトラブチルアンモニウムパークロレ
イト3.5部からなる電解質含有溶液中で、通電量が3
C/Cm2に達するまで電解重合を行い、つぎに1、 
TOガラスを剥離させ、アセトニトリルで十分洗浄し、
80℃で5時間乾燥し、厚さ20μmの薄膜状の電極を
得た。得られた電極中には、ポリピロールが3重量%含
まれていた。
Example 1 A dispersion obtained by dispersing 50 parts of cobalt phthalocyanine in 250 parts of a solution consisting of 50 parts of polyvinyl chloride and 200 parts of dimethylbormamide was mixed with ITO.
It was applied onto glass and dried at 120°C for 2 hours to obtain a composite material. Using the obtained composite material as an electrode and a platinum plate as a counter electrode, the amount of current was 3
Electrolytic polymerization is performed until C/Cm2 is reached, then 1,
Peel off the TO glass, wash thoroughly with acetonitrile,
It was dried at 80° C. for 5 hours to obtain a thin film electrode with a thickness of 20 μm. The obtained electrode contained 3% by weight of polypyrrole.

このようにして得られた電極を用いて、電解液として水
酸化カリウム1規定水溶液を、対向電極として白金板を
それぞれ用いて、電極反応を利用したガスセンサを作製
し、亜硫酸ガスと酸素の混合比を変化させ電位差の変化
を測定した。測定は25°Cで参照電極としてはAg/
Agc+電極を用いた。混合ガスの繰り返しテストを1
000時間以上行ったが再現性に優れ、また液漏れなど
も生じなかった。各混合比ガスの電位(mV)を測定し
た結果を表1に示した。電流密度を0.05mA/cm
2に設定し測定した。
Using the electrodes obtained in this way, a gas sensor using electrode reactions was fabricated using a 1N aqueous solution of potassium hydroxide as an electrolyte and a platinum plate as a counter electrode, and the mixing ratio of sulfur dioxide gas and oxygen was The change in potential difference was measured by changing the voltage. Measurements were carried out at 25°C using Ag/Ag as the reference electrode.
An Agc+ electrode was used. Repeat test of mixed gas 1
Although the test was carried out for more than 1,000 hours, the reproducibility was excellent and no liquid leakage occurred. Table 1 shows the results of measuring the potential (mV) of each mixture ratio gas. Current density 0.05mA/cm
Measurements were made with the setting set to 2.

(以下余白) 実施例2 実施例1に従って得られた電極反応を利用したガスセン
サ用電極を用いて、各種混合ガスの比を変えて電位の変
化を0.05 mA/ c m2の電流密度に設定し測
定した。結果は表2に示した。
(Left below) Example 2 Using a gas sensor electrode that utilized the electrode reaction obtained according to Example 1, the ratio of various mixed gases was changed and the change in potential was set to a current density of 0.05 mA/cm2. and measured. The results are shown in Table 2.

表2 種々の混合ガスを用いた時の電位(mV)変化 所生した。Table 2 Potential (mV) changes when using various mixed gases I was born.

実施例3 実施例1と同じ条件で、有機金属錯体のコバルトフタロ
シアニンを含まないポリビニルクロライド樹脂をITO
ガラス上に塗布した。実施例1と同一の条件で電解重合
でポリピロールを膜中に固定した。電極中にポリピロー
ルが3重量%含んだ複合材を得た。これを実施例1と同
様に水酸化カリウムl規定水溶液を電解液として用い、
電極反応を利用したガスセンサを作製し、亜硫酸ガスと
酸素ガスの混合比を変え電位変化を測定した結果を表3
に示した。
Example 3 Under the same conditions as Example 1, polyvinyl chloride resin that does not contain the organometallic complex cobalt phthalocyanine was treated with ITO.
Painted on glass. Polypyrrole was fixed in the membrane by electrolytic polymerization under the same conditions as in Example 1. A composite material containing 3% by weight of polypyrrole in the electrode was obtained. This was carried out in the same manner as in Example 1, using a normal aqueous solution of potassium hydroxide as the electrolyte.
Table 3 shows the results of fabricating a gas sensor that utilizes electrode reactions and measuring changes in potential by changing the mixing ratio of sulfur dioxide gas and oxygen gas.
It was shown to.

これらの結果は、電極反応を利用したガスセンサとして
の機能を有していることが判った。二酸化炭素は、酸化
還元電位が逆になり変局点が2ケ設定電流密度−0.0
5m A / c m 2.参照電極Ag/AgCl電
極、測定温度−25℃ 実施例4 実施例1の電極を用いて電解水溶液を0.5規定の炭酸
カリウム、亜硫酸カリウJ・、硫酸カリウムを用いて実
施例1と同様の混合ガスを用いて0,05mV/cm”
の電流密度でガス検知特性を測定した結果、1%濡度の
亜硫酸ガスにおいても大きな電位差の変化がめられ、有
用な亜硫酸ガスセンサ電極として利用出来ることが判っ
た。
These results indicate that the device has a function as a gas sensor that utilizes electrode reactions. For carbon dioxide, the redox potential is reversed and the inflection point is set at 2 points, the current density is -0.0.
5m A/cm 2. Reference electrode Ag/AgCl electrode, measurement temperature -25°C Example 4 Using the electrode of Example 1, the electrolytic aqueous solution was treated in the same manner as in Example 1 using 0.5N potassium carbonate, potassium sulfite J., and potassium sulfate. 0.05mV/cm” using mixed gas
As a result of measuring the gas detection characteristics at a current density of 1%, a large change in potential difference was observed even in 1% wetness of sulfur dioxide gas, and it was found that the electrode can be used as a useful sulfur dioxide gas sensor electrode.

実施例5 ポリビニルクロライド50部およびジメチルボルムアミ
ド200部からなる溶液250部にコバルトフタロシア
ニン25部を分散させて得られた分散液をガラス板上に
塗布し、120°Cで2時間乾燥し、複合体を得た。得
られたフィルムをガラス板から剥離し、20%の塩化第
二鉄に水溶液中2時間含浸させ、1時間100℃で乾燥
させた。
Example 5 A dispersion obtained by dispersing 25 parts of cobalt phthalocyanine in 250 parts of a solution consisting of 50 parts of polyvinyl chloride and 200 parts of dimethylbormamide was applied onto a glass plate and dried at 120°C for 2 hours to form a composite. I got a body. The obtained film was peeled off from the glass plate, impregnated with 20% ferric chloride in an aqueous solution for 2 hours, and dried at 100° C. for 1 hour.

このフィルムを3%濃度のピロールのエタノール溶液中
に含浸させ化学酸化重合法にて導電性膜を得た。
This film was impregnated in an ethanol solution of pyrrole at a concentration of 3%, and a conductive film was obtained by a chemical oxidation polymerization method.

得られた導電性膜の導電率は3X10−2S/cmであ
った。このフィルムを用いて実施例1と同様の亜硫酸ガ
スのガス検知特性を測定した結果、実施例3とほぼ同様
の結果が得られた。
The conductivity of the obtained conductive film was 3×10 −2 S/cm. Using this film, the gas detection characteristics of sulfur dioxide gas were measured in the same manner as in Example 1, and as a result, almost the same results as in Example 3 were obtained.

(発明の効果) 本発明により、ガスセンサの寿命が長く、触媒の欠損の
ない電極反応を利用したガスセンサ電極が得られるよう
になった。
(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to obtain a gas sensor electrode that has a long gas sensor life and utilizes an electrode reaction without catalyst loss.

また、本発明により、検知ガスの種類により、有機金属
t(1体の量、種類を変化させることにより、より選択
性に優れ、検知感度にもすぐれたものとなる。
Further, according to the present invention, by changing the amount and type of organometallic t (1) depending on the type of detection gas, it becomes possible to obtain more excellent selectivity and detection sensitivity.

薄膜化により軽量化、成形加工性に優れた電極反応を利
用したガスセンサ電極の製造が可能であり、高分子固体
電解質を用いることにより、コンパクトなガスセンサに
することが可能である。
By making the film thinner, it is possible to manufacture gas sensor electrodes using electrode reactions that are lightweight and have excellent moldability, and by using solid polymer electrolytes, it is possible to make compact gas sensors.

また、加工、成形、軽量化が容易に行うことが出来る。In addition, processing, molding, and weight reduction can be easily performed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、樹脂化合物、導電性樹脂化合物の複合材で構成され
ることを特徴とする電極反応を利用したガスセンサ用電
極。 2、樹脂化合物、導電性樹脂化合物、有機金属錯体化合
物の複合材で構成されることを特徴とする電極反応を利
用したガスセンサ用電極。 3、化学酸化重合法または電解重合法により製造してな
る導電性樹脂化合物を使用することを特徴とする請求項
1または請求項2記載の電極反応を利用したガスセンサ
用電極。
[Scope of Claims] 1. An electrode for a gas sensor that utilizes an electrode reaction, characterized by being composed of a composite material of a resin compound and a conductive resin compound. 2. An electrode for a gas sensor that utilizes an electrode reaction and is characterized by being composed of a composite material of a resin compound, a conductive resin compound, and an organometallic complex compound. 3. The electrode for a gas sensor utilizing an electrode reaction according to claim 1 or 2, characterized in that a conductive resin compound produced by a chemical oxidative polymerization method or an electrolytic polymerization method is used.
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