KR100644465B1

KR100644465B1 - 산화주석 나노로드, 그 제조방법 및 이를 이용한 가스센서

Info

Publication number: KR100644465B1
Application number: KR1020040108871A
Authority: KR
Inventors: 이종흔; 김기원; 조평석; 홍성현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-11-10
Also published as: KR20060070210A

Abstract

본 발명은 향상된 감도를 발휘할 수 있는 산화주석 나노로드, 그 제조방법 및 이를 사용한 가스센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정온도 범위의 수계반응매질 중에서 할로겐화주석 화합물과 옥살산을 반응시켜 옥살산주석 나노로드형 침전을 생성시키는 단계와 상기 옥살산주석 침전을 열분해하여 산화주석 나노로드 분말을 생성시키는 단계를 포함하여 이루어지는 제조방법에 의하여 나노로드(nano-rod) 형태를 가지며, 향상된 가스 감응 감도를 발휘할 수 있는 산화주석 분말을 제조할 수 있으며, 이를 사용하여 향상된 가스 감도를 발휘하는 가스센서를 제공할 수 있는 효과가 있다.

산화주석, 나노로드, 가스센서

Description

산화주석 나노로드, 그 제조방법 및 이를 이용한 가스센서{Tin oxide nano-rod, method for preparing the same, and gas-sensor employing the same}

도 1은 본 발명의 가스센서의 일 구현예의 단면도이다.

도 2는 히터를 더 포함하는 본 발명의 가스센서의 일 구현예의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에서 제조된 옥살산주석 침전의 전자현미경 분석 결과이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에서 제조된 산화주석의 XRD 분석 결과이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에서 제조된 산화주석의 전자현미경 분석 결과이다.

도 6은 비교예에서 제조된 옥살산주석 침전의 전자현미경 분석 결과이다.

도 7은 비교예에서 제조된 산화주석의 XRD 분석 결과이다.

도 8은 비교예에서 제조된 산화주석의 전자현미경 분석 결과이다.

도 9는 실시예 2에서 제조된 산화주석의 가스 감응특성의 결과이다.

[도면에 나타낸 부호의 설명]

10: 가스감응체 20, 30 : 전극

40: 절연성 기판 50: 히터

가스센서는, 예를 들면, 자동차용 매연감지 센서와 같은 다양한 분야에서 사용되고 있다. 자동차의 매연감지센서는 선행하는 자동차에서 배출되는 유해 배기가스의 농도를 감지하는 기능을 한다. 감지된 유해 배기가스의 농도가 소정의 값을 초과하면, 자동차의 외기 유입 차단 기능이 작동된다. 가솔린 자동차에서 배출되는 유해 배기가스는 주로 HC(hydrocarbon), CO, NOx 등이다. 디젤 자동차에서 배출되는 유해 배기가스는 주로 입자상물질(PM: particular matter), NO_x 등이다. 매연감지센서는 일반적으로 CO 및 NOx의 농도를 감시한다.

선행 자동차의 배기구에서의 CO 농도는 대개 약 600 ∼ 약 3,000 ppm 이다. 선행 자동차의 배기구를 통하여 배출된 CO는 공기로 희석된 후, 후행 자동차의 매연감지센서에 도달하게 된다. 그리하여, 후행 자동차의 매연감지센서에 도달하는 CO의 농도는 대개 약 30 ∼ 약 100 ppm 이다. 따라서, 매연감지센서는 그러한 저농도를 감지할 수 있을 정도의 충분한 감도를 가져야 한다. 여기서, 감도라 함은 공기 중에서의 센서 저항값을 가스에 노출되었을 때의 센서 저항값으로 나눈 값이다.

산화주석은 대표적인 가스감응물질이다. C₃H₈, CO, C₂H₂ 등과 같은 환원성 가스에 노출되면, 산화주석의 전기저항은 급격히 변화한다. 일반적으로, 산화주석을 채용한 가스센서는 약 200 ∼ 400 ℃에서 작동된다. 외기의 유입 유량이 변화하면, 가스센서의 온도가 변동된다. 가스센서의 온도가 변동되면, 기준이 되는 공기 저항값이 변화된다. 또한, 산화주석의 전기저항은 외기의 습도에 의해서도 영향을 받는다. 따라서, 외기의 유량 및 습도의 변화에 의한 가스 농도 측정치의 영향을 최소화하기 위해서는, 산화주석의 가스 감응 감도가 높아야 한다. 특히, 약 30 ∼ 약 100 ppm과 같은 저농도의 CO를 검출하기 위해서는, 산화주석의 CO에 대한 감도가 약 1.5 이상인 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.

종래의 산화주석 분말은, 대개, 주석 수산화물을 열분해하여 제조되었다. 즉, SnCl₄_5H₂O 수용액에 염기(예를 들면, 암모니아)를 첨가하여 Sn(OH)₄를 합성한 후, 이를 약 400 ∼ 약 800℃에서 열분해하므로써, SnO₂ 분말을 제조하였다.

그러나, 이러한 종래의 산화주석 분말의 CO에 대한 감도는 약 1.1에 불과하였다. 그에 따라, 종래의 산화주석 분말은 저농도의 CO를 감지하는데 효과적으로 적용되기가 어려웠다. 더욱이, 수산화물로부터 제조된 SnO₂는 수화에 대한 저항성이 불량하여, 습기에 장기간 노출될 경우, 공기중 저항값이 변화하게 된다. 이와 같이, 종래의 산화주석 분말은 감도의 불충분, 장기 안정성의 부족이라는 문제점을 갖고 있다.

이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구노력하였으며, 약 60 ∼ 약 100 ℃의 수계반응매질 중에서 할로겐화주석 화합물과 옥살산을 반응시켜 옥살산주석 나노로드형 침전을 생성시키는 단계 및 상기 옥살산주석 침전을 열분해하여 산화주석 나노로드 분말을 생성시킴으로써 생성된 산화주석 분말이 나노로드(nano-rod) 형태를 가지며, 향상된 가스 감응 감도를 발휘할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 향상된 감도를 발휘할 수 있는 산화주석 분말, 그 제조방법, 그리고 상기 산화주석 분말을 채용한 가스센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 나노로드(nano-rod) 형태의 산화주석을 특징으로 한다.

본 발명은 60 ∼ 100 ℃의 수계반응매질 중에서 할로겐화주석 화합물과 옥살산 또는 그 유도체를 반응시켜 나노로드 형태의 옥살산주석 침전을 생성시키는 단계, 및 상기 옥살산주석 침전을 열분해하여 나노로드 형태의 산화주석 분말을 생성시키는 단계를 포함하는 산화주석 나노로드 분말 제조 방법을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 절연성 기판 상기 기판 위에 소정의 간격을 두고 설치된 한 쌍의 전극 및 상기 한 쌍의 전극을 전기적으로 연결하는 가스감응체를 포함하는 가스센서로서, 상기 가스감응체로서 상기 나노로드 분말을 포함하는 가스센서를 포함한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 향상된 감도를 발휘할 수 있는 산화주석 나노로드, 그 제조방법 및 이를 채용한 가스센서에 관한 것으로, 본 발명의 산화주석 분말은 나노로드(nano-rod) 형태를 가지며, 향상된 가스 감응 감도를 발휘할 수 있으며, 이러한 산화주석 분말은 60 ∼ 100 ℃의 수계반응매질 중에서 할로겐화주석 화합물과 옥살산을 반응시켜 옥살산주석 침전 나노로드를 생성시키는 단계 및 상기 옥살산주석 침전을 열분해하여 산화주석 나노로드 분말을 생성시키는 단계를 포함하여 이루어지는 제조방법으로 제조할 수 있으며, 이를 사용하여 제조한 가스센서는 향상된 가스 감응 감도를 가진다.

이하에서는, 본 발명의 산화주석 나노로드를 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 산화주석 나노로드는, 50 nm ∼ 500 nm의 직경, 50 ∼ 200의 종횡비, 1.5 ∼ 2.0의 가스 감도(400 ℃, 50 ppm의 CO 기준)를 가질 수 있다.

본 발명의 산화주석의 우수한 가스 감도는 나노로드 형태에 기인하는 것으로 추정된다. 본 발명에서 산화주석은 산화제2주석(SnO₂)이다. 본 발명의 산화주석 나노로드는 다음에서 설명하는 본 발명의 산화주석 제조방법에 의하여 용이하게 제조될 수 있다.

본 발명의 산화주석 나노로드는 귀금속 촉매 입자를 더 포함할 수 있다. 귀금속 촉매 입자는 CO의 산화를 촉진하므로써, 산화주석 나노로드의 가스 감도를 더욱 향상시키는 역할을 한다. 귀금속 촉매 입자로서는, 예를 들면, Pd, Pt, Ag, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 산화주석 나노로드 분말 중의 귀금속 촉매 입자의 함량이 너무 작으면, 가스 감도 향상 효과가 미미할 수 있으며, 너무 크면, 귀금속 염에 포함된 Cl^- 이온에 의한 감도저하가 발생할 수 있다. 본 발명의 발명자들이 실험으로 확인한 바에 의하면, 산화주석 나노로드 분말 중의 귀금속 촉매 입자의 함량이 0.04 ∼ 0.20 중량%인 경우, 가스 감도 향상 효과가 매우 우수한 것으로 밝혀졌다.

이하에서는, 본 발명의 산화주석 분말 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 제조방법은, 60 ∼ 100 ℃의 수계반응매질 중에서 할로겐화주석 화합물과 옥살산 또는 그 유도체를 반응시켜 나노로드 형태의 옥살산주석 침전을 생성시키는 단계 및 상기 옥살산주석 침전을 열분해하여 나노로드 형태의 산화주석 분말을 생성시키는 단계를 포함한다.

할로겐화주석 화합물은 옥살산 또는 옥살산의 유도체와 반응하여 옥살산주석으로 전환될 수 있는 화합물이다. 할로겐주석 화합물로서는, 예를 들면, SnF₂, SnCl₂, SnBr₂, SnI₂, 이들의 수화물, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

옥살산 또는 옥살산유도체는 옥살산기(-O-CO-CO-O-)를 함유하는 화합물로서, 할로겐화주석 화합물을 옥살산주석으로 전환시킬 수 있는 화합물이다. 옥살산 또는 옥살산유도체로서는, 예를 들면, 옥살산(H-O-CO-CO-O-H), 옥살산나트륨(Na-O-CO-CO-O-Na), 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

옥살산주석 침전을 생성시키는 단계는 수계반응매질 중에서 진행된다. 수계반응매질로서는, 예를 들면, 물이 사용될 수 있다. 따라서, 할로겐화주석 화합물 및 옥살산 또는 그 유도체는 물과 같은 수계반응매질에 용해되는 것이 바람직하다.

수계반응매질에 투입되는 할로겐화주석 화합물의 양이 너무 작으면 제품의 수율이 과도하게 저하될 뿐만 아니라 나노로드 모양의 침전이 발생하지 않는 문제가 있고, 너무 많으면 침전물 사이의 응집이 심해질 수 있다. 수계반응매질에 투입되는 할로겐화주석 화합물의 양은 통상적으로, 수계반응매질 100 중량부를 기준으로 하여, 5 ∼ 15 중량부일 수 있다.

수계반응매질에 투입되는 옥살산 또는 그 유도체의 양이 너무 작으면 제품의 수율이 과도하게 저하될 수 있고, 너무 많으면 나노로드 모양의 침전을 얻을 수 없다. 수계반응매질에 투입되는 옥살산 또는 그 유도체의의 양은 통상적으로, 수 계반응매질 100 중량부를 기준으로 하여, 3.5 ∼ 11 중량부일 수 있다.

나노로드 형태의 산화주석을 얻기 위해서는, 중간 생성물인 옥살산주석 침전이 나노로드의 형태를 가져야 한다. 본 발명의 발명자들이 밝혀낸 바에 의하면, 놀랍게도, 옥살산주석 침전의 형태가 옥살산주석 침전 생성 단계의 반응온도에 의하여 결정된다. 즉, 옥살산주석 침전의 생성이 약 50 ℃이하의 온도에서 진행되면, 생성된 옥살산주석 침전은 대부분 등방성 입자의 형태를 갖는다. 반면에, 60 ℃ 이상의 온도에서 진행되면, 생성된 옥살산주석 침전은 주로 나노로드의 형태를 갖는다. 한편, 옥살산주석 침전의 생성 반응이 수계반응매질에서 진행되므로, 그 반응온도는 통상적으로 약 100 ℃ 이하일 수 있다.

더욱 놀라운 것은, 옥살산주석 침전 생성 단계의 반응온도가 75 ∼ 90 ℃인 경우에, 생성되는 옥살산주석 침전 나노로드의 종횡비가 급격히 증가한다는 것이며, 그에 따라, 최종제품인 산화주석 나노로드의 종횡비도 매우 상승된다. 이 경우에, 옥살산주석 침전 나노로드 및 산화주석 나노로드의 종횡비는 50 ∼ 200 일 수 있다.

옥살산주석 침전 생성 단계의 반응시간은 특별히 제한되지 않다. 당업자라면, 할로겐화주석 산화물이 옥살산주석으로 전환되기에 충분한 시간을 용이하게 결정할 수 있다. 통상적으로는, 옥살산주석 침전 생성 단계의 반응시간은 0.5 ∼ 1시간일 수 있다.

이렇게 생성된 옥살산주석 침전 나노로드는 통상적인 분리/세척 방법으로 분리된 후 열분해 과정을 거치게 된다.

열분해 과정을 통하여, 옥살산주석 나노로드형 침전은 산화주석 나노로드로 전환된다. 열분해 과정의 온도가 너무 낮으면 옥살산 주석이 열분해 되지 않고, 너무 높으면 입자의 크기가 성장되어 가스 감도를 저하시킨다. 이러한 점을 고려할 때, 열분해온도는 통상적으로 400 ∼ 500 ℃이다.

열분해 과정의 반응시간은 특별히 제한되지 않다. 당업자라면, 옥살산주석이 산화주석으로 전환되기에 충분한 시간을 용이하게 결정할 수 있다. 통상적으로는, 열분해 단계의 반응시간은 1 ∼ 10 시간일 수 있다.

열분해과정은 공기분위기에서 진행될 수 있다. 이러한 과정을 거쳐 제조된 산화주석 나노로드는, 50 nm ∼ 500 nm의 직경, 50 ∼ 200의 종횡비, 1.5 ∼ 2.0의 가스 감도 (400 ℃, 50 ppm의 CO 기준)를 가질 수 있다.

이하에서는, 귀금속 촉매 입자를 더 포함하는 산화주석 나노로드 분말의 제조방법을 상세히 설명한다. 귀금속 촉매 입자를 더 포함하는 산화주석 나노로드 분말은, 산화주석 나노로드 분말을 귀금속 전구체 용액에 분산시킨 다음, 이 분산액을 건조한 후 하소시키므로써 얻을 수 있다.

귀금속 전구체로서는, 예를 들면, PdCl₂, H₂PtCl₆, (NH₄) ₂PtCl₄, AgNO₃, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 귀금속 전구체 용액은, 예를 들면, 귀금속 전구체를 물에 용해시키므로써 얻을 수 있다. 상기 건조 및 하소 단계의 온도는, 예를 들면, 각각, 90 ∼ 150 ℃ 및 400 ∼ 600 ℃ 일 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 가스센서를 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에서 제공하는 가스센서는, 절연성 기판 상기 기판 위에 소정의 간격을 두고 설치된 한 쌍의 전극 상기 한 쌍의 전극을 전기적으로 연결하는 가스감응체를 포함하며, 상기 가스감응체는 앞에서 설명한 본 발명의 산화주석 나노로드를 포함한다.

절연성 기판으로서는, 표면이 절연성을 갖는 임의의 재료로서 400 ℃의 고온에서도 안정한 재료가 사용될 수 있다. 절연성 기판의 예로서는, 알루미나, Si 기판, 멀라이트 등이 있다.

전극은, 가스감응체의 저항값을 측정하기 위하여, 가스감응체에 전압을 인가하는 역할을 한다. 그러한 목적에 부합하는 한 전극의 재료, 구성, 패턴은 특별히 한정되지 않는다. 전극의 재료로서는, 예를 들면, 금, 은, 백금 등이 사용될 수 있다.

상기 한 쌍의 전극을 전기적으로 연결하고 있는 가스감응체는 앞에서 설명한 본 발명의 산화주석 나노로드를 포함하고 있다.

상기 산화주석 나노로드는 귀금속 촉매 입자를 더 포함할 수 있다. 귀금속 촉매 입자로서는, 예를 들면, Pd, Pt, Ag, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 산화주석 나노로드 분말 중의 귀금속 촉매 입자의 함량은 0.04 ∼ 0.20 중량%일 수 있다.

도 1은 본 발명의 가스센서의 일 구현예의 단면도이다. 도 1에서, 절연성 기판(40)의 상부에, 소정의 간격으로 이격되어 있는 두 개의 전극(20, 30)이 설 치되어 있고, 두 전극(20, 30)은 가스감응체(10)에 의하여 전기적으로 연결되어 있다.

본 발명의 가스센서는, 절연성 기판을 가열하기 위한 히터를 더 포함할 수 있다. 상기 히터는 상기 절연성 기판에 부착된다. 상기 히터에 의하여 절연성 기판을 가열하므로써, 외부 열원이 없어도, 가스감응체의 온도를 가스 감지에 적정한 온도로 상승시킬 수 있다. 상기 히터는, 예를 들면, 임의의 패턴을 갖는 Pt 히터일 수 있다.

도 2는 히터를 더 포함하는 본 발명의 가스센서의 일 구현예의 단면도이다. 도 2에서, 절연성 기판(40)의 상부에, 소정의 간격으로 이격되어 있는 두 개의 전극(20, 30)이 설치되어 있고, 두 전극(20, 30)은 가스감응체(10)에 의하여 전기적으로 연결되어 있으며, 절연성 기판(40)의 하부에 히터(50)가 부착되어 있다.

도 1 및 도 2의 구현예 이외에도, 본 발명의 가스센서의 구체적인 구조는 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있으며, 그 변형이 본 발명의 목적에 부합하는 한, 그 변형 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

본 발명의 가스센서는 통상적인 가스센서 제조방법에 의하여 용이하게 제조될 수 있으므로, 여기에서는 더 이상 자세히 설명하지 않는다.

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠는바, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 산화주석 나노로드의 제조

SnCl₂-2H₂O 14.97g을 증류수 132g에 용해시키고, 이 용액을 80 ℃로 가열한 다음, 이 용액에 옥살산 8.37g을 첨가하였다. 이 용액의 온도를 80℃로 유지하면서 1 시간 동안 방치하여, 옥살산주석의 침전을 생성시켰다.

이렇게 생성된 옥살산주석 침전을 원심분리하고 증류수로 세척한 후, 전자현미경 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이, 옥살산주석의 침전은 나노로드의 형태를 갖고 있으며, 나노로드의 직경은300 nm이고, 종횡비는 약 100 이었다.

이렇게 얻은 옥살산 주석을 400 ℃의 공기분위기에서 6시간동안 열분해하므로써, 산화주석을 얻었다.

이렇게 얻은 산화주석에 대하여 XRD 분석과 전자현미경 분석을 실시하였으며, 그 결과를 각각 도 4 및 도 5에 나타내었다. 도 4에 나타난 바와 같이, 본 실시예에서 얻은 산화주석은 SnO₂이었다. 도 5에 나타난 바와 같이, 본 실시예에서 얻은 산화주석은 나노로드의 형태를 갖고 있으며, 나노로드의 직경은 300 nm 종횡비는 약 100 이었다

실시예 2 : 가스센서의 제작

상기 실시예 1에서 얻은 산화주석 나노로드 분말 2g, 부틸카비톨아세테이트(Butyl carbitol acetate) 5g, 에틸셀룰로스 1g을 혼합하여, 가스감응체 페이스트 를 제조하였다.

이렇게 얻은 가스감응체 페이스트를, 후면에 Pt 히터 패턴이 인쇄되어 있고 전면에 한 쌍의 Au 전극이 형성되어 있는 알루미나 기판의 전면에, 스크린프린팅법으로 도포하였다.

알루미나 기판의 전면에 도포된 페이스트를 700 ℃에서 1 시간 동안 열처리하여 가스감응체를 형성시키므로써 가스센서를 완성하였다.

실시예 3 : 상기 실시예 1에서 얻은 산화주석 나노로드에 Pd를 함침한 입자의 제조

상기 실시예 1에서 얻은 산화주석 나노로드 분말 0.415g을 에탄올 200 cc에 용해시키고, 이 용액에 Pd 0.04 중량%를 함침시킨후 이 용액을 가열하여 에탄올을 증발 시키고, 90 ℃에서 건조시킨다. 그 후 400 ℃의 공기분위기에서 6시간동안 열분해하므로써, Pd가 함침된 산화주석을 얻었다.

실시예 4 : 가스센서의 제작

상기 실시예 3에서 얻은 Pd가 함침된 산화주석 분말을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 같은 방법으로 실시예 4의 가스센서를 제작하였다.

비교예 1 : 산화주석 등방성 입자의 제조

SnCl₂-2H₂O 14.97g을 증류수 132g에 용해시키고, 이 용액을 35℃로 가열한 다음, 여기에 옥살산 8.37g을 첨가하였다. 이 용액의 온도를 50℃로 유지하면서 1 시간 동안 방치하여, 옥살산주석의 침전을 생성시켰다.

이렇게 생성된 옥살산주석 침전을 원심분리하고 증류수로 세척한 후, 전자현미경 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6에 나타난 바와 같이, 옥살산주석의 침전은 등방성 입자의 형태를 갖고 있다.

이렇게 얻은 옥살산주석을 400 ℃의 공기분위기에서 6시간동안 열분해하므로써, 산화주석을 얻었다.

이렇게 얻은 산화주석에 대하여 XRD 분석과 전자현미경 분석을 실시하였으며, 그 결과를 각각 도 7 및 도 8에 나타내었다. 도 7에 나타난 바와 같이, 비교예 1에서 얻은 산화주석은 SnO₂이었다. 도 8에 나타난 바와 같이, 비교예 1에서 얻은 산화주석은 입방성 입자의 형태를 갖고 있다.

비교예 2 : 가스센서의 제작

상기 비교예 1에서 얻은 산화주석 등방성 입자 분말을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 같은 방법으로 비교예 2의 가스센서를 제작하였다.

실험예 : 성능평가

상기 실시예 2, 실시예 4 및 비교예 2에서 제작된 가스센서의 감도를 측정하였다. 감도 측정은 350 ℃ 및 400 ℃의 온도하에서 50 ppm CO에 대하여 실시되었 다. 감도 측정 결과를 다음 표 1에 나타내었고, 실시예 2의 감응특성 예는 도 9 에 나타내었다.

측정온도	350 ℃	400 ℃
실시예 2 (나노로드)	1.43	1.85
실시예 4 (실시예 1 + Pd 함침)	1.83	2.0
비교예 2 (등방성 입자)	1.06	1.45

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 350℃에서, 실시예 2의 가스센서의 감도는 1.43이었으며, 실시예 4의 가스센서의 감도는 1.83 이었으며, 비교예 2의 가스센서의 감도는 1.06에 불과하였다. 또한, 400 ℃에서도, 실시예 2의 가스센서의 감도는 1.85, 실시예 4의 가스센서의 감도는 2.0 이었으나, 비교예 2의 가스센서의 감도는 1.45에 불과하였다.

이로부터, 본 발명의 산화주석 나노로드 분말을 가스감응체로서 사용한 가스센서의 감도가, 산화주석 등방성 입자를 가스감응체로서 사용한 가스센서의 감도에 비하여, 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.

또한, 산화주석 입자의 형태가 가스의 감도에 영향을 미친다는 것과, 나노로드의 형태를 갖는 산화주석 분말의 감도가 등방성 입자의 형태를 갖는 산화주석 분말의 감도보다 훨씬 더 우수하다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 산화주석 나노로드는 향상된 가스 감응 감도를 발휘할 수 있으며, 본 발명의 산화주석 분말 제조방법은 종횡비가 큰 나노로드 형태의 산화주 석을 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 가스센서는 가스감응물질로서 나노로드 형태의 산화주석을 사용하므로, 향상된 가스 감도를 발휘할 수 있다.

Claims

할로겐화주석 화합물과 옥살산 또는 그 유도체를 반응시켜 얻어진 것으로,

직경이 50 nm ∼ 500 nm이고, 종횡비가 50 ∼ 200 범위인 것을 특징으로 하는 산화주석 나노로드 분말.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 나노로드 분말은 400℃의 50 ppm CO를 기준으로 하여 1.5 ∼ 2.0의 가스 감도를 갖는 것을 특징으로 하는 산화주석 나노로드 분말.
제 1 항에 있어서, 상기 나노로드 분말은 귀금속 촉매 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화주석 나노로드 분말.
제 4 항에 있어서, 상기 귀금속 촉매 입자가 Pd, Pt, Ag 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 산화주석 나노로드 분말.
제 4 항에 있어서, 상기 귀금속 촉매 입자의 함량이 0.04 ∼ 0.20 중량%인 것을 특징으로 하는 산화주석 나노로드 분말.
60 ∼ 100 ℃의 수계반응매질 중에서 할로겐화주석 화합물과 옥살산 또는 그 유도체를 반응시켜 나노로드 형태의 옥살산주석 침전을 생성시키는 단계 및,

상기 옥살산주석 침전을 400 ∼ 500 ℃ 범위에서 열분해하여 나노로드 형태의 산화주석 분말을 생성시키는 단계를 포함하는 산화주석 나노로드 분말 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 옥살산주석 침전을 생성시키는 단계가 70 ∼ 95 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 산화주석 나노로드 분말 제조 방법.
절연성 기판, 상기 기판 위에 소정의 간격을 두고 설치된 한 쌍의 전극, 및 상기 한 쌍의 전극을 전기적으로 연결하는 가스감응체를 포함하는 가스센서로서,

상기 가스감응체가 상기 제 1 항, 제 3 항 ∼ 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 산화주석 나노로드 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서.
제 9 항에 있어서, 상기 절연성 기판을 가열하기 위한 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서.