$\textrm{CO}_2$ Gas Sensor Based on $\textrm{Li}_2\textrm{ZrO}_3$ System

$\textrm{Li}_2\textrm{ZrO}_3$ 계를 이용한 $\textrm{CO}_2$ 가스 센서

A carbon dioxide gas sensor was studied as a function of temperature and $CO_2$concentration in the Li$_2$ZrO$_3$ system. Lithium zirconate(Li$_2$ZrO$_3$) was synthesized by the heat-treatment of zirconia(ZrO$_2$)and Lithium carbonate(Li$_2$CO$_3$). The specimens were prepared both as bulk disk, 10mm in diameter and 1.0mm thickness, and thick films on an alumina substrate. Lithium zirconate readily responded to $CO_2$concentration from 0.1% to 100% in the range of 45$0^{\circ}C$ to $650^{\circ}C$. The sensitivity to $CO_2$ was dependent on the measuring temperature. Lithium zirconate(Li$_2$ZrO$_3$) decomposes into Li$_2$CO$_3$ and ZrO$_2$after the reaction with $CO_2$in the range of 45$0^{\circ}C$ to $650^{\circ}C$. Li$_2$CO$_3$ changes into Li$_2$O and $CO_2$ above $650^{\circ}C$. The material showed difficulty with reversibility and recovery. The optimum temperature for the highest sensitivity is around 55$0^{\circ}C$.

이산화탄소 기체센서를 Li$_2$ZrO$_2$계에서 온도와 $CO_2$농도의 함수로서 연구했다. Li$_2$ZrO$_3$를 열처리해서 합성했다. 시편은 직경 10mm, 두께 1mm의 벌크형과 알루미나 기판 위에 후막형으로 각각 제조했다. Li$_2$ZrO$_3$는 45$0^{\circ}C$에서 $650^{\circ}C$의 온도 범위에서 0.1%에서부터 100%까지 이산화탄소 농도 변화를 감지한다. 이산화탄소 감도는 측정온도와 연관성이 있다. Li$_2$ZrO$_3$는 45$0^{\circ}C$에서 $650^{\circ}C$의 온도 범위에서 $CO_2$와 반응해서 Li$_2$CO$_3$와 ZrO$_2$로 분해된다. $650^{\circ}C$ 이상에서 Li$_2$CO$_3$는 Li$_2$O와 $CO_2$로 재분해된다. Li$_2$ZrO$_3$센서의 재현성은 좋지 않았고, 동작온도는 55$0^{\circ}C$ 정도가 적당하였다.