KR101041462B1 - 코발트포르피린 나노와이어, 상기 나노와이어의 제조방법 및 상기 나노와이어를 포함하는 과산화수소 측정센서 - Google Patents

코발트포르피린 나노와이어, 상기 나노와이어의 제조방법 및 상기 나노와이어를 포함하는 과산화수소 측정센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과산화수소 측정 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 과산화수소 측정용 센서의 촉매로 사용되는 코발트포르피린을 고분자화한 폴리코발트포르피린으로 제조된 코발트포르피린 나노와이어, 상기 나노와이어의 제조방법 및 상기 나노와이어를 포함하는 과산화수소 측정센서에 관한 것이다.
본 발명의 구성에 의하면 과산화수소를 측정하는 전극에 도입하는 촉매로 폴리코발트포르피린을 나노와이어 형태로 먼저 제작하여 전극에 정량적으로 도입함으로써 재현성이 뛰어난 전극을 쉽게 제작할 수 있고, 전기화학적인 방법을 이용한 측정으로 과산화수소의 농도를 보다 빠른 시간에 쉽게 측정할 수 있는 등 우수한 효과를 갖는다.
코발트포르피린, 나노와이어, 과산화수소측정센서

Description

코발트포르피린 나노와이어, 상기 나노와이어의 제조방법 및 상기 나노와이어를 포함하는 과산화수소 측정센서{Cobalt porphyrin nanowire, the synthesis of cobalt porphyrin nanowire and the dertermination of hydrogen peroxide by cobalt porphyrin nanowire}
본 발명은 과산화수소 측정 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 과산화수소 측정용 센서의 촉매로 사용되는 코발트포르피린을 고분자화한 폴리코발트포르피린으로 제조된 코발트포르피린 나노와이어, 상기 나노와이어의 제조방법 및 상기 나노와이어를 포함하는 과산화수소 측정센서에 관한 것이다.
과산화수소는 인간의 몸에서 일어나는 여러 가지 생체메커니즘에서 필수 불가결하게 발생하는 화학물질이고 생체내에 촉매나 글루타티온 페록시다아제(GPX) 등과 같은 효소에 의하여 재빨리 제거되어진다. 즉, 과산화수소는 살아있는 유기체에 있는 생리기능, 노하 및 질병을 인지하는 작은 분자 매개체인 것이다.
또한, 과산화수소는 일반적으로 그 농도가 50 μM 이상이 되면 동물, 식물, 그리고 세균성 세포 등 광범위한 영역에서 세포성 독성을 갖는다고 알려져 있고, 이런 맥락에서, 환경 스트레스와 유전 돌연변이 때문에 세포질 미토콘드리아 내의 과산화수소의 과도한 생산 또는 축적 노인성 질환의 위험 요소인 암과 신경 퇴행성질환인 알츠하이머병, 파킨슨병, 그리고 헌팅턴병과 관련되고 있다.
한편, 과산화수소는 다양한 방법으로 측정 가능한데, 권범근, 장세봉이 출원한 "과산화수소 측정 시스템 및 측정 방법" (출원번호: 10-2005-0101182) 은 Fe3+-EDTA을 이용하며, 착물인 Fe3+-EDTA을 광분해반응에 의해 환원된 Fe2+-EDTA와 과산화수소를 안정적으로 반응시켜 수산화라디칼을 생성하는 단계를 포함하는 과산화수소 측정방법 및 측정 시스템을 제공하며, 테레프탈릭산을 사용하여 수산화라디칼과의 반응으로 형성되고, 이성질체가 없는 순수한 수산화테레프탈릭산을 생성하도록 하여 신뢰성이 높은 과산화수소 측정방법 및 측정 시스템을 제공한다.
하지만 이러한 광을 이용한 측정방법은 측정 장치의 구성이 복잡하고 측정기기의 크기가 대형화되어지는데 이는 측정기기의 단가가 높아지게 되며 장비의 휴대성이 떨어져 시료의 채취에서 측정까지 다소 오랜 시간이 걸리게 되고 시료의 변화를 초래할 수 있다. 또, 이러한 광학측정기기는 시료주입구에서 시료가 주입되고 주입된 시료가 반응기까지 이송되고 다시 증폭반응기에서 형광측정기에 의해 되게 되는데 이는 시료 주입되고 결과를 얻는 데까지 걸리는 시간이 다소 많다는 문제점을 가지고 있다.
한편, 코발트포르피린은 산소의 환원연구에서 사용된 바 있는데, 특히 산소의 물로의 환원 효율이 증대될 것으로 기대되는 코발트포르피린 착물 등을 전극촉매로 사용하였다. 이 때 전극촉매로 사용될 코발트포르피린 착물은 코발트포르피린 의 기본구조에 meso위치에 phenyl기로 치환되어 있으며, 포르피린 고리의 베타 위치에 염소기로 치환된 화합물이었다. 위의 화합물의 구조와 성질은 H-NMR, UV-vis, 순환 전압전류법(cyclic voltammetry)등에 의해서 확인하였으며, 산소환원 및 산소결합에 대해서는 위의 화합물을 pyrolytic graphite 혹은 glassy carbon 전극에 비가역적인 흡착 혹은 코팅시켜 산소의 환원촉매로 사용하였다. 촉매가 입혀진 전극을 산소가 포화된 여러 pH 수용액에 넣어서 cyclic voltammogram과 rotating ring-disk voltammogram을 얻어 산소환원에 대한 물리적인 값들이 연구된 바 있었다.
이와 같이 산소환원 과정을 확인하기 위한 방법에 사용되는 코발트포르피린의 특성을 이용하여 시료내의 과산화수소의 양을 편리하면서도 재현성이 우수하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 감도가 우세하고 헤모글로빈, 빌리루빈, 요산과 같은 체내성분들에 의하여 영향을 받지 않는 기술이 개발될 필요가 있다.
본 발명자들은 재현성이 우수하면서도 측정이 간편한 과산화수소측정센서를 개발하기 위해 연구 노력한 결과, 코발트포르피린을 고분자화한 폴리코발트포르피린으로 제조된 나노와이어를 촉매로 사용하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 과산화수소 측정용 센서의 촉매로서 코발트포르피린을 고분자화한 폴리코발트포르피린으로 이루어진 나노와이어를 사용하는 코발트포르피린 나노와이어의 용도를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 과산화수소측정센서에 별도로 제조된 코발트포르피린 나노와이어를 정량적으로 도입할 수 있어 재현성이 뛰어난 과산화수소측정센서를 쉽게 제작할 수 있는 코발트포르피린 나노와이어, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 과산화수소측정센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기화학적인 방법을 이용하여 시료에 포함된 과산화수소의 농도를 보다 빠른 시간에 쉽게 측정할 수 있는 코발트포르피린 나노와이어, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 과산화수소측정센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 측정하고자 하는 시료에 포함된 적은양의 과산화수소를 민감하게 측정할 수 있는 코발트포르피린 나노와이어, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 과산화수소측정센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 측정하고자 하는 시료의 전처리과정 없이 측정이 가능한 코발트포르피린 나노와이어, 그 제조방법 및 그것을 포함하는 과산화수소측 정센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 코발트포르피린을 고분자화한 폴리코발트포르피린으로 이루어져 과산화수소 측정용 센서의 촉매로 사용되는 코발트포르피린 나노 와이어를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 코발트포르피린은 하기 구조식을 가진 코발트 테트라키스-o-아미노페닐포르피린(CoTAPP)인 것을 특징으로 한다.
[구조식]
Figure 112009021140595-pat00001
바람직한 실시예에 있어서, 과산화수소의 환원전위가 1.0 V 이하에서도 촉매로서 작용한다.
또한, 본 발명의 일면이 금속으로 코팅된 지지체를 코발트포르피린이 용해된 용액에 침지시켜 상기 지지체로 용액이 흡수되는 단계; 상기 지지체를 전기 화학셀에 장착하는 단계; 및 상기 전기 화학셀에서 순환전압전류법을 수행하여 상기 장착된 지지체상에 코발트포르피린 나노와이어를 형성하는 단계를 포함하는 코발트 나노와이어 제조방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 나노와이어가 형성된 지지체로부터 상기 나노와이어를 분리하는 단계를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 지지체의 일면에 코팅되는 금속은 백금이고, 상기 지지체는 양극 산화된 알루미늄 옥사이드(Anodic Aluminum Oxide : AAO) 재질이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 용액에 용해된 코발트포르피린은 코발트 테트라키스-o-아미노페닐포르피린(CoTAPP)이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전기화학셀에서 수행되는 순환전압전류법의 조건이 0.1 M 인산완충용액에서 Ag/AgCl에 대해 전위범위는 2.0 부터 -1.5 V 이고, 주사속도는 0.02 V/s이며, 순환횟수는 40회이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 나노와이어가 형성된 지지체로부터 상기 나노와이어를 분리하는 단계는 상기 나노와이어가 형성된 지지체를 상기 지지체만 용해시키는 용액에 침지하는 단계; 상기 지지체가 모두 용해된 용액을 증류수로 희석시키는 단계; 및 필터로 여과하는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 지지체가 AAO 재질이면, 상기 용액은 수산화나트륨이다.
또한, 본 발명은 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 코발트포르피린 나노와이어 또는 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 코발트포르피린 나노와이어를 촉매로 포함하는 과산화수소측정센서를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 과산화수소측정센서는 탄소전극상에 상기 코발트포르피린 나노와이어를 도입하여 구성된다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 구성에 의하면 과산화수소 측정용 센서의 촉매로서 코발트포르피린을 고분자화한 폴리코발트포르피린으로 이루어진 나노와이어를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성에 의하면 과산화수소측정센서에 별도로 나노와이어 형태로 제조된 코발트포르피린 나노와이어를 정량적으로 도입할 수 있어 재현성이 뛰어난 과산화수소측정센서를 쉽게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성에 의하면 전기화학적인 방법을 이용하여 시료에 포함된 과산화수소의 농도를 보다 빠른 시간에 쉽게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성에 의하면 측정하고자 하는 시료에 포함된 적은양의 과산화수소를 민감하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성에 의하면 측정하고자 하는 시료의 전처리과정 없이 과산화수소의 측정이 가능하다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCoTAPPNW의 주사전자현미경 사진이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PCoTAPPNW/GCE를 pH 7.4 인산 완충용액하에서 순환전압전류 그래프(검정색), 5.0 mM 과산화수소를 포함한 인산 완충용액 하에서 bare GCE(파란색)와 PCoTAPPNW/GCE(빨간색) 의 순환전압전류 그래프(이 때, 주사속도는 0.1 V/s)이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCoTAPPNW/GCE를 pH 7.4 인산 완충용액 하에서 일정전위 -0.3 (파랑), -0.4 (빨강), -0.5 V (녹색)를 주고 1.0 ∼ 10.0 mM 과산화수소의 농도에 따른 전류의 변화를 도시한 그래프이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 PCoTAPPNW/GCE를 pH 7.4 인산 완충용액 하에서 일정전위 -0.4 V를 주고 0.1 ∼ 1.0 mM 과산화수소의 농도에 따른 전류의 변화를 도시한 그래프이다.
먼저, 본 발명의 코발트 포르피린 나노와이어는 코발트 포르피린을 고분자화한 폴리 코발트 포르피린으로 제조되는 것으로, 특히 본 발명은 이와 같은 코발트 포르피린 나노와이어가 과산화수소 측정용 센서의 촉매로 사용되는 코발트포르피린 나노와이어의 용도를 제공하는 것을 그 기술적 일 특징으로 한다.
본 발명의 코발트포르피린 나노와이어를 구성하는데 사용되는 코발트 포르피린은 하기와 같은 구조식을 가진 과산화수소의 촉매 효과가 우수한 코발트 테트라키스-o-아미노페닐포르피린[Cobalt (Tetrakis-o-aminophenyl )porphyrin: CoTAPP]인 것이 바람직하다.
[구조식]
Figure 112009021140595-pat00002
CoTAPP의 과산화수소의 촉매 반응식은 아래와 같이 진행될 것이다.
Co(III)TAPP + e- → Co(II)TAPP (1)
2Co(II)TAPP + H2O2 + 2H+ → 2Co(III)TAPP + 2H2O (2)
또한, 코발트포르피린 나노와이어는 전기화학적인 방법으로 쉽게 제조될 수 있는데, 일면이 금속으로 코팅된 지지체를 코발트 포르피린이 용해된 용액에 침지시켜 상기 지지체로 용액이 흡수되는 단계; 상기 지지체를 전기 화학셀에 장착하는 단계; 및 상기 전기 화학셀에서 순환전압전류법을 수행하여 상기 장착된 지지체상에 코발트 포르피린 나노와이어를 형성하는 단계를 포함한다. 특히 상기 지지체는 양극산화된 알루미늄 옥사이드[anodic aluminum oxide (AAO)]인 것이 바람직하다.
이 때, 적용의 편의성을 위해 상기 나노와이어가 형성된 지지체로부터 상기 나노와이어를 분리하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직한데, 지지체로부터 나노와이어를 분리하는 단계는 나노와이어가 형성된 지지체를 지지체만 용해시키는 용액에 침지한 후 지지체가 모두 용해된 용액을 증류수로 희석시킨 다음 필터로 여과하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 코발트포르피린 나노와이어를 촉매로 포함하는 과산화수소측정센서는 폴리코발트포르피린으로 이루어진 코발트포르피린 나노와이어를 먼저 제조한 다음 전극에 도입하여 쉽고 빠르며 간편하게 제조될 수 있다.
여기서, 코발트포르피린 나노와이어가 도입되는 전극은 탄소전극일 수 있는데, 특히 탄소유리질전극(glassy carbon electrode; GCE)이 바람직하다.
이렇게 제조된 센서에서 GCE에 도입된 코발트포르피린 나노와이어는 과산화 수소의 환원전위가 거의 1.0 V 정도 낮은 전위에서 촉매작용을 할 수 있다. 또한 과산화수소의 환원반응의 조건은 pH 7.4 인산완충용액, 실온에서 측정되어지고 별다른 전처리 과정 없이 바로 진행되어질 수 있다.
한편, 본 발명의 코발트포르피린 나노와이어는 상술된 설명 및 후술하는 실시예에서 예시하는 전기화학적방법으로 제조할 수도 있지만 화학적 방법을 포함하여 그 밖의 다른 공지된 방법으로 제조하는 것을 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
한쪽 면을 백금으로 코팅한 AAO 지지체를 CoTAPP 1 mg을 녹인 아세토나이트릴 1 mL에 담근다. AAO 지지체에 용액이 완전히 스며들면 전기화학셀에 장착하고, 0.1 M 인산완충용액에서 Ag/AgCl에 대해 전위범위 2.0 ~ -1.5 V, 주사속도 0.02 V/s, 40 회 순환한 전압전류법에 의해서 폴리 코발트 포르피린으로 이루어진 코발트포르피린 나노와이어[PCoTAPPNW]를 형성하였다.
그 후 제조된 코발트포르피린 나노와이어를 AAO 지지체에서 분리하기 위해 1 M NaOH 용액 2 mL를 AAO 지지체 위에 떨어뜨리고 약 1시간 정도 기다린다.
AAO 지지체가 완전히 녹아 제거되면 증류수로 10배 정도 희석시키고, polycarbon 막 (pore size : 5 μm) 필터를 이용하여 여과하여 코발트포르피린 나노와이어만을 얻은 후 증류수 (1 mg/mL) 에 확산시켜 보관한다.
실험예 1
실시예에서 얻어진 코발트포르피린 나노와이어를 주사현미경으로 관찰한 사진을 도1에 나타내었다.
도 1에 도시된 바와 같이 코발트포르피린 나노와이어의 직경은 200 nm 로 균일하게 형성되는 것을 볼 수 있다.
실시예 2
실시예1에서 얻어진 증류수에 확산시킨 코발트포르피린 나노와이어 10 μL를 유리질탄소전극(GCE)에 올린 후 상온에서 건조시켜 과산화수소측정센서[PCoTAPPNW가 도입된 GCE (PCoTAPPNW/GCE)]를 제조하였 다.
실험예2
pH 7.4 인산 완충용액 하에서 실시예2에서 얻어진 PCoTAPPNW/GCE의 순환전압전류법에 대한 순환전압전류그래프를 도 2에 나타내었다.
또한, pH 7.4 인산 완충용액에 5.0 mM 과산화수소가 들어있는 용액 하에서 PCoTAPPNW가 도입되지 않은 GCE (Bare GCE) 와 실시예2에서 얻어진 PCoTAPPNW/GCE의 순환전압전류법에 대한 순환전압전류 그래프를 도 2에 나타내었다.
여기서 주사속도는 0.1 V/s이다.
도3을 참조하면, 완충 용액 하에서 PCoTAPPNW는 -0.4 V 부근에서 PCoTAPPNW의 환원 봉우리가 아주 작게 보이므로, 상술된 촉매반응식 중 식 (1)의 반응만 일 어나는 것을 알 수 있다.
또한, 파란색으로 도시된 5.0 mM 과산화수소를 포함한 pH 7.4 인산 완충용액 하에서 일반(bare) GCE의 과산화수소의 환원을 보이는 순환전압전류그래프는 과산화수소의 환원 피크가 약 -1.4 V 부근에서 나타나고, 빨간색으로 도시된 5.0 mM 과산화수소를 포함한 pH 7.4 인산 완충용액 하에서 PCoTAPPNW/GCE의 과산화수소의 환원을 보이는 순환전압전류 그래프는 -0.4 V 부근에서 상술된 촉매반응식 중 식 (1)의 반응이 일어난 다음 바로 식 (2)와 같은 반응이 일어나 과산화수소가 환원되는 것을 알 수 있다.
즉, 과산화수소용액에서 bare GCE는 0.4 ~ -1.0 V 안에서 어떠한 봉우리도 보이지 않지만 실시예2에서 얻어진 PCoTAPPNW/GCE는 -0.4 V에서 굉장히 큰 과산화수소의 환원 봉우리를 보이고 있지만, bare GCE의 과산화수소의 환원 봉우리는 -1.4 V 부근에서 보여준다.
이러한 실험결과는 PCoTAPPNW가 과산화수소가 환원되는데 전기화학적 촉매로 효과가 우수하다는 것을 보여준다.
실험예3
실시예2에서 얻어진 PCoTAPPNW/GCE을 pH 7.4 인산완충용액에서 일정시간대 전류법을 실행하였다. 이 때 일정전위로는 -0.3, -0.4, -0.5 V 를 주고 과산화수소의 농도를 1.0 mM 씩 증가시키면서 전류의 변화를 관찰 하였고 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3으로부터 -0.3 V는 -0.4 V보다 작은 감응성과 민감성을 보이고 직선성도 작고, -0.5 V는 감응성과 민감성이 좋지만 증가되는 정도가 -0.3에서 -0.4 증가하는 것에 비하여 작으며 직선성이 상당히 좋지 않은 것을 알 수 있다.
과산화수소 농도 0.0 ~ 10.0 mM 범위에서 농도에 따른 전류변화 곡선이 선형을 가지며 직선상관계수는 각각 0.9963(-0.3 V), 0.999(-0.4 V), 0.9919(-0.5 V)이다. 일정전위 -0.4 V에서 가장 좋은 결과를 보여주고 있으며 직선식은 I/μA = 2.843 [C]/mM - 0.177 으로 나타난다.
이러한 실험결과는 PCoTAPPNW가 1.0 V 이하의 낮은 과산화수소의 환원전위에서도 촉매로서 작용하는 것을 보여준다.
실험예4
실시예2에서 얻어진 PCoTAPPNW/GCE을 pH 7.4 인산완충용액에 일정전위 -0.4 V를 주고 과산화수소 농도를 0.1 mM 씩 변화시켜 0.0 ~ 1.0 mM 농도 범위에서 과산화수소 농도에 따른 전류 변화를 관찰 하였고 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4로부터 직선성과 민감성 및 감응성이 고농도 범위( ~ 10.0 mM)와 큰 차이를 보이지 않음을 볼 수 있다. 이 때 과산화수소 농도대 전류변화 곡선은 직선식이 I/μA = 2.267 [C]/mM - 0.102, 직선상관계수가 0.999인 선형을 갖는 것을 보이고 있다.
실험예 도 4로부터 PCoTAPPNW가 시료에 포함된 과산화수소의 양이 적더라도 민감하게 측정할 수 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명의 PCoTAPP에 의하면 과산화수소 측정센서를 쉽고 간편하게 만들고 전극센서의 재현성, 감응성, 민감성을 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 PCoTAPPNW는 전기전도성과 전기화학적 촉매로서 우수한 특성을 가지므로, PCoTAPPNW를 포함하여 제작된 PCoTAPPNW/GCE 즉 과산화수소측정센서는 과산화수소 농도를 측정함에 있어 감응성을 증가시키고, 민감성이 우수한 매우 효과적인 전기화학센서로 작용하여 과산화수소의 농도를 검출하는 여러 분야에 응용할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCoTAPPNW의 주사전자현미경 사진이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PCoTAPPNW/GCE를 pH 7.4 인산 완충용액하에서 순환전압전류 그래프(검정색), 5.0 mM 과산화수소를 포함한 인산 완충용액 하에서 bare GCE(파란색)와 PCoTAPPNW/GCE(빨간색) 의 순환전압전류 그래프(이 때, 주사속도는 0.1 V/s)이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCoTAPPNW/GCE를 pH 7.4 인산 완충용액 하에서 일정전위 -0.3 (파랑), -0.4 (빨강), -0.5 V (녹색)를 주고 1.0 ∼ 10.0 mM 과산화수소의 농도에 따른 전류의 변화를 도시한 그래프이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PCoTAPPNW/GCE를 pH 7.4 인산 완충용액 하에서 일정전위 -0.4 V 를 주고 0.1 ∼ 1.0 mM 과산화수소의 농도에 따른 전류의 변화를 도시한 그래프이다.

Claims (12)

  1. 코발트포르피린을 고분자화한 폴리코발트포르피린으로 이루어져 과산화수소 측정용 센서의 촉매로 사용되는 코발트포르피린 나노와이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코발트포르피린은 하기 구조식을 가진 코발트 테트라키스-o-아미노페닐포르피린 (CoTAPP)인 것을 특징으로 하는 코발트포르피린 나노와이어.
    [구조식]
    Figure 112009021140595-pat00003
  3. 제 1 항에 있어서,
    과산화수소의 환원전위가 1.0 V 이하에서도 촉매로서 작용하는 것을 특징으로 하는 코발트포르피린 나노와이어.
  4. 일면이 금속으로 코팅된 지지체를 코발트포르피린이 용해된 용액에 침지시켜 상기 지지체로 용액이 흡수되는 단계;
    상기 지지체를 전기 화학셀에 장착하는 단계; 및
    상기 전기 화학셀에서 순환전압전류법을 수행하여 상기 장착된 지지체상에 코발트포르피린 나노와이어를 형성하는 단계를 포함하는 코발트 나노와이어 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 나노와이어가 형성된 지지체로부터 상기 나노와이어를 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코발트 나노와이어 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지체의 일면에 코팅되는 금속은 백금이고, 상기 지지체는 양극 산화된 알루미늄 옥사이드(Anodic Aluminum Oxide : AAO) 재질인 것을 특징으로 하는 코발트 나노와이어 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 용액에 용해된 코발트포르피린은 코발트 테트라키스-o- 아미노페닐포르피린(CoTAPP)인 것을 특징으로 하는 코발트포르피린 나노 와이어 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기화학셀에서 수행되는 순환전압전류법의 조건이 0.1 mM 인산완충용액에서 Ag/AgCl에 대해 전위범위 2.0부터 -1.5 V 이고, 주사속도는 0.02 V/s이며, 순환횟수는 40회인 것을 특징으로 하는 코발트포르피린 나노와이어 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 나노와이어가 형성된 지지체로부터 상기 나노와이어를 분리하는 단계는 상기 나노와이어가 형성된 지지체를 상기 지지체만 용해시키는 용액에 침지하는 단계; 상기 지지체가 모두 용해된 용액을 증류수로 희석시키는 단계; 및 필터로 여과하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코발트포르피린 나노와이어 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지체가 AAO 재질이면, 상기 용액은 수산화나트륨인 것을 특징으로 하 는 코발트포르피린 나노와이어 제조방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 코발트포르피린 나노와이어 또는 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 코발트포르피린 나노와이어를 촉매로 포함하는 과산화수소측정센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 과산화수소측정센서는 탄소전극상에 상기 코발트포르피린 나노와이어를 도입하여 구성되는 것을 특징으로 하는 과산화수소측정센서
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070044898A (ko) * 2005-10-26 2007-05-02 권범근 과산화수소 측정 시스템 및 측정 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070044898A (ko) * 2005-10-26 2007-05-02 권범근 과산화수소 측정 시스템 및 측정 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105866206A (zh) * 2016-04-13 2016-08-17 国家纳米科学中心 一种原位实时检测活细胞中过氧化氢浓度的方法
CN105866206B (zh) * 2016-04-13 2018-10-09 国家纳米科学中心 一种原位实时检测活细胞中过氧化氢浓度的方法
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