Fabrication and Characteristics of Sensing Materials for BaTiO3 Gas Sensors

The porous sensing materials for BaTiO$_3$ gas sensors were fabricated by adding the graphite powders. The crystalline structure and microstructure of the porous BaTiO$_3$-based ceramics were studied. All the sintered bodies showed a tetragonal perovskite structure. The porosity increased with increasing graphite contents. This is mainly due to an enhanced evolution of CO and $CO_2$ gases resulting from the exothermic reactions of graphite and oxygen during the sintering. It was found that the discrepancy in the resistivities measured in air and CO atmospheres at high temperatures (>∼20$0^{\circ}C$) became remarkable with increasing temperature. The sensitivity of CO gas increased with porosity, since the reactions between CO gas and $O_2$$^{[-10]}$ and between CO gas and $O^{[-10]}$ are active due to the formation of many reaction sites. The porous BaTiO$_3$-based ceramics could be promising as a sensing material for CO gas sensors.

BaTiO3가스센서 감지물의 제조와 특성 연구

BaTiO$_3$ 분말에 흑연 분말을 첨가하여 BaTiO$_3$계 가스센서용 다공성 감지물을 제조하였으며, 이 감지물의 결정구조와 미세구조를 연구하였다. 이 감지물 소성체는 정방정 perovskite 결정구조를 가지고 있었다 흑연 분말의 첨가량이 증가함에 따라 소성체의 기공도가 증가하였다. 이것은 소성 시 흑연 분말과 산소가 발열반응하여 CO 및 $CO_2$ 가스를 생성하고, 이 가스가 휘발하였기 때문이라고 생각된다. 제조한 BaTiO$_3$계 소성체는 대기에서 측정한 저항과 CO 가스에서 측정한 저항이 고온( >∼20$0^{\circ}C$)에서 큰 차이를 나타내고 있으며 온도가 증가함에 따라 차이가 커짐을 관찰하였다. 소성체 기공도의 증가에 따른 반응 site의 증가로 인하여 소성체의 표면흡착기인 $O_2$$^{-}$와 CO 가스의 반응과, 소성체에 있는 $O^{-}$와 CO 가스의 반응이 활발하기 때문에 CO 가스의 민감도가 크게 증가하였다. 본 연구에서 제조된 다공성 BaTiO$_3$계 세라믹스는 CO 가스센서의 감지물 재료로써 유망하다고 생각된다.