Funktionale Schichten für gassensorische Anwendungen

Die geeignete Wechselwirkung mit funktionalen Schichten ist ausschlaggebend für die Detektion unterschiedlicher Gasarten. Die vorliegende Arbeit beleuchtet die Wechselwirkungsmechanismen ausgewählter Gasspezies mit potentiellen Schichtwerkstoffen und legt damit einen Grundstein für die gezielte Herstellung und Anpassung gassensitiver Schichten.

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Potentiometrische Festelektrolyt-Gassensoren haben sich in den vergangenen Jahrzehnten vor allem in der Überwachung von Kraftfahrzeug-Abgasen und der Steuerung industrieller Verbrennungsprozesse bewährt. Eine Hürde für den Einsatz in anderen Anwendungsgebieten ist, dass das Ansprechverhalten stark durch die Wahl der in der Messelektrode verwendeten Werkstoffe beeinflusst wird. Die signalbildenden Wechselwirkungen mit Gasen sind zwar für die standardmäßig eingesetzten Platin-Elektroden umfangreich untersucht worden, für andere aussichtsreiche Werkstoffklassen wie Metalloxide jedoch noch nicht hinreichend verstanden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Verfahren zur Untersuchung der Wechselwirkungsmechanismen potentieller Elektrodenwerkstoffe mit Gasgemischen entwickelt. Mit Hilfe komplementärer Methoden, bei welchen sowohl Adsorptions-/Desorptionsprozesse an Pulverproben als auch elektrische und elektrochemische Effekte an Funktionsschichten untersucht werden, wurden die signalbildenden Prozesse an Indium-Zinnoxid (ITO) und Platin unter Einfluss von Kohlenmonoxid und weiterer Gasspezies systematisch charakterisiert und ein korrespondierendes Modell abgeleitet.