KR101412868B1 - Poison gas sensor for detection and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 독가스 검출 센서 및 그 제작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 나노합금촉매를 이온성 비닐단량체 화합물과 슬러리를 제조 후, 이 슬러리 용액을 인터디지테이트 전극에 스핀코팅처리 하여 독가스검출용 독가스센서 제작에 관한 것이다. 본 발명에 따른 독가스 센서는 감지 효율이 우수하며, 온도 및 습도 등의 환경 영향을 받지 않고 재현가능 및 저장 안정성을 보이며, 넓은 표면적과 우수한 전도성을 가지는 탄소나노튜브를 도입함으로서 금속촉매를 안정하게 고정화 시킬 뿐만 아니라, 독가스의 산화환원 반응으로부터 생성된 전자를 전달하는 고체 이온성 전해질을 사용하여 센서에 전달하는 효과를 극대화하는 장점을 가지고 있다. The present invention relates to a poison gas detection sensor and a method of manufacturing the poison gas sensor. More specifically, the present invention relates to a poison gas detection sensor and a method of manufacturing the poison gas sensor, . The poison gas sensor according to the present invention exhibits excellent reproducibility and storage stability without being influenced by environmental influences such as temperature and humidity, introduces carbon nanotubes having a large surface area and excellent conductivity, But also has the advantage of maximizing the effect of transferring to the sensor by using a solid ionic electrolyte that transfers electrons generated from the redox reaction of poison gas.
Description
본 발명은 독가스 검출 센서 및 그 제작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 나노합금촉매를 이온성 비닐단량체 화합물과 슬러리를 제조 후, 이 슬러리 용액을 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)에 스핀코팅처리 하여 독가스검출용 센서 제작에 관한 것이다. The present invention relates to a poison gas detection sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing a poison gas detection sensor and a method of fabricating the poison gas detection sensor, To a sensor for detecting poison gas.
독가스는, 1차 대전 중 적군의 대량 살상을 목적으로 생산되기 시작 이래, 근래에 들어서는 화학 기술의 확산으로 독가스를 이용한 테러의 가능성이 높아지고 있는 상황이다. 일반적으로 대다수의 독가스 검출은 화학반응을 이용한 색변화를 기초로 한 검출 키트가 대부분을 차지하고 있으나, 이 키트의 경우 반응속도가 느리고, 검출한계가 낮고, 부반응에 의한 색변화가 나타날 수 있으며, 장기간 보존이 어려운 단점을 가지고 있다. 또한, 색변화를 기초로 하기 때문에 디지털화하기 어렵다는 단점을 가지고 있다. 독가스의 테러 및 산업체에서 발생하는 경우, 독가스를 일반사람에게 빨리 알릴 수 있는 디지털 앱 기반 독가스 방호시스템을 구축할 필요가 있다. 그러나, 색변화를 기반으로 하는 독가스 검출 센서의 경우 디지털 앱 기반 독가스 방호시스템을 구축할 수 없다는 단점을 가지고 있다. Since the toxic gas was produced for the purpose of mass destruction of enemy forces during the First World War, the possibility of terrorism using toxic gas is increasing due to the spread of chemical technology in recent years. Generally, most of the poison gas detection is based on the color change using chemical reaction. However, this kit has a slow reaction rate, low detection limit, color change due to side reaction, It is difficult to preserve it. Further, it has a disadvantage in that it is difficult to digitize it because it is based on color change. In the case of toxic gas terrorism and industrial accidents, there is a need to build a digital app-based poison gas protection system that can quickly inform the public of toxic gas. However, the poison gas detection sensor based on the color change has a disadvantage that it can not construct the digital app based poison gas protection system.
따라서, 본 발명에서는 디지털 앱 기반 독가스 방호시스템을 구축하기 위하여, 전기화학을 기반으로 한 독가스 검출용 센서 개발에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to the development of a sensor for detecting poisonous gas based on electrochemistry in order to construct a digital app-based poison gas protection system.
본 발명자들은 환경, 식품 및 의료 측면에서 유용한 바이오센서를 연구하던 중, 스크린 프린터 전극이 값이 저렴하고, 안정하고, 대량으로 생산할 수 있다는 사실을 알았으며, 스크린프린터 전극에 특정의 전기에너지를 가하면, 코팅된 금속나노촉매표면에서 특정의 물질이 산화환원을 거치는 과정에서 전자이동이 발생하는 사실을 알았다. 또한, 이 산화환원반응 과정에서 발생하는 전자에 의해 전해질 용액의 전기전도도가 증가하는 사실도 알게 되었다.The inventors of the present invention have been studying biosensors useful in environmental, food, and medical aspects, and have found that screen printer electrodes are cheap, stable, and capable of mass production, and when applying specific electrical energy to screen printer electrodes , And electron transfer occurs in the course of oxidation and reduction of a specific substance on the surface of the coated metal nanocatalyst. It was also found that the electric conductivity of the electrolyte solution increases due to the electrons generated in the redox reaction process.
따라서, 독가스 분자에 특정의 전기에너지를 가할 때 산화과정에 의해 생성된 전자의 양을 측정하면, 전기화학 기반 센서를 제작할 수 있는 아이디어를 얻어 본 발명을 수행하게 되었다. 그러나, 독가스가 포함된 공기 중에서 대부분이 수분이 차지하고 있어, 독가스센서에 특정의 전기에너지를 공급할 때 측정하고자 하는 독가스물질 대신에 수분이 금속나노촉매 표면에 먼저 반응하기 때문에, 독가스분자의 산화환원 반응을 통한 전자를 얻을 수 없다. 또한, 독가스 센서의 경우, 독가스분자의 산화환원 반응에서 생성된 전자의 전달할 수 있는 전해질이 필요한 상황이다. Therefore, when the amount of electrons generated by the oxidation process is measured when specific electrical energy is applied to the poison gas molecule, the inventors have obtained the idea of producing an electrochemical based sensor and have accomplished the present invention. However, since most of the air containing poison gas occupies moisture, when water supplies the specific electric energy to the poison gas sensor, water reacts first on the surface of the metal nanocatalyst instead of poison gas to be measured. Therefore, Can not be obtained. In the case of a poisonous gas sensor, an electrolyte capable of transferring electrons generated in a redox reaction of poison gas molecules is required.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 하기 단계를 포함하는 독가스 검출 센서 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a poisonous gas detecting sensor including the following steps.
1) USB 콘센트에 사용할 수 있도록 패턴된 실크 스크린을 이용하여 전도성을 갖는 실버잉크로 고분자 기판에 도선을 프린팅 하는 단계;1) printing wires on a polymer substrate with silver ink having conductivity using a patterned silk screen for use in a USB outlet;
2) 상기 1)단계의 고분자 기판에 절연잉크를 프린팅하여 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)을 제조하는 단계; 및2) preparing an interdigitated electrode (IDE) by printing an insulating ink on the polymer substrate of the step 1); And
3) 상기 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)을 스핀코팅기를 이용하여 코팅용액으로 코팅처리하는 단계.3) Coating the interdigitated electrode (IDE) with a coating solution using a spin coater.
본 발명의 일 구현예로,In one embodiment of the invention,
상기 3)단계의 코팅용액은 나노합금촉매를 이온성 비닐단량체에 분산시켜 제조하는 것을 특징으로 한다.The coating solution in the step 3) is characterized in that a nanoclay catalyst is dispersed in an ionic vinyl monomer.
본 발명의 다른 구현예로,In another embodiment of the present invention,
상기 3)단계 후, 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)에 UV경화 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.After the step 3), the method further comprises UV curing the interdigitated electrode (IDE).
본 발명의 또 다른 구현예로,In yet another embodiment of the present invention,
상기 나노합금촉매는 Pt-Ru-Mo의 3성분계 나노합금입자인 것을 특징으로 하나, 특별히 이에 제한되지 않는다.The nano alloy catalyst is a three-component nano-alloy particle of Pt-Ru-Mo, but is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 구현예로,In yet another embodiment of the present invention,
이온성 비닐단량체는 양이온성 비닐단량체 및 음이온 비닐단량체로 이루어진 것을 특징으로 한다. 음이온성 비닐단량체는 소디움 아크릴로일디포스페이트, 소디움 아크릴로-L-페닐알라니네이트, 소디움 아크릴레이트, 소디움 스티렌설푼네이트 또는 소디움 메타아크릴레이트인 것이 바람직하나, 특별히 이에 제한되지 않는다. 양이온성 비닐단량체는 이미다졸 기반 양이온성 비닐단량체인 것이 바람직하나, 특별히 이에 제한되지 않는다.The ionic vinyl monomer is characterized by being composed of a cationic vinyl monomer and an anionic vinyl monomer. The anionic vinyl monomer is preferably sodium acryloyldiphosphate, sodium acrylo-L-phenylalaninate, sodium acrylate, sodium styrenesulfonate or sodium methacrylate, but is not particularly limited thereto. The cationic vinyl monomer is preferably an imidazole-based cationic vinyl monomer, but is not particularly limited thereto.
본 발명은 상기 방법으로 제조된 독가스 검출 센서를 제공한다.The present invention provides a poison gas detection sensor manufactured by the above method.
본 발명에 따른 독가스 검출 센서는 감지 효율이 우수하며, 온도 및 습도 등의 환경 영향을 받지 않고 재현가능 및 저장 안정성을 보이며, 넓은 표면적과 우수한 전도성을 가지는 탄소나노튜브를 도입함으로서 금속촉매를 안정하게 고정화 시킬 뿐만 아니라, 독가스의 산화환원 반응으로부터 생성된 전자를 전달하는 고체 이온성 전해질을 사용하여 센서에 전달하는 효과를 극대화하는 장점을 가지고 있다. 또한 독가스 방호시스템을 쉽게 구축할 수 있어 독가스 테러로부터 국민의 안정성을 확보가 기대되며, 전기화학 기반으로서 센서의 크기가 매우 작아 휴대용으로 간편하며, 박막으로서 전투용 로봇이나 탐색용 로봇에 쉽게 장착할 수 있어, 독가스 발생시 조기 경보함으로써 독가스로부터 안정성의 확보를 얻을 수 있다. 또한 최근 산업체에서 발생하는 독가스 검출을 수행하여 독가스로부터 작업자의 안전을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.The poison gas detection sensor according to the present invention has excellent detection efficiency and is reproducible and storage stable without being influenced by the environment such as temperature and humidity. By introducing carbon nanotube having large surface area and excellent conductivity, And has an advantage of maximizing the effect of transferring the solid ionic electrolyte that transfers electrons generated from the redox reaction of the poison gas to the sensor. In addition, it is expected to secure the stability of the people from the poison gas terror because it can easily construct the poisonous gas protection system. It is easy to carry because it is very small because the size of the sensor is very small and it is easy to install it as a battle robot or a search robot And it is possible to obtain stability from poison gas by early warning when poison gas occurs. In addition, it is expected that it will be possible to secure the safety of workers from poison gas by performing poison gas detection in the recent industry.
도 1은 본 발명에서 개발한 인터디지테이트 전극기반 독가스센서 모양과, 전극에 코팅된 나노촉매의 SEM이미지를 나타낸 것이다.
도 2는 독가스 검출 센서용 고체전해질 제조용 이온성 비닐단량체의 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 독가스 측정 시스템 간단한 도면 및 도면에 의해 제작된 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 독가스 측정 시스템을 이용하여 표 1의 방법으로 제조한 독가 스 검출 센서(No. 1)의 독가스 감지 데이터를 나타낸 것이다.
도 5는 도 3의 독가스 측정 시스템을 이용하여 표 1의 방법으로 제조한 독가스 검출 센서(No. 2)의 독가스 감지 데이터를 나타낸 것이다.
도 6은 도 3의 독가스 측정 시스템을 이용하여 표 1의 방법으로 제조한 독가스 검출 센서(No. 3)의 독가스 감지 데이터를 나타낸 것이다.
도 7은 도 3의 독가스 측정 시스템을 이용하여 표 1의 방법으로 제조한 독가스 검출 센서(No. 4)의 독가스 감지 데이터를 나타낸 것이다.
도 8은 도 3의 독가스 측정 시스템을 이용하여 표 1의 방법으로 제조한 독가스 검출 센서(No. 1)의 독가스에 대한 최소 한계 감지 데이터를 나타낸 것이다.FIG. 1 is a SEM image of a nano catalyst coated on an electrode and a shape of a poison gas sensor based on an interdigitate electrode developed in the present invention.
2 shows the structure of an ionic vinyl monomer for producing a solid electrolyte for a poisonous gas detection sensor.
3 shows photographs produced by simple diagrams and drawings of the poison gas measurement system.
4 shows the poison gas detection data of the poison gas detection sensor (No. 1) manufactured by the method of Table 1 using the poison gas measuring system of FIG.
5 shows the poison gas detection data of the poison gas detection sensor (No. 2) manufactured by the method of Table 1 using the poison gas measuring system of FIG.
6 shows poison gas detection data of the poison gas detection sensor (No. 3) manufactured by the method of Table 1 using the poison gas measuring system of FIG.
FIG. 7 shows poison gas detection data of the poison gas detection sensor (No. 4) manufactured by the method of Table 1 using the poison gas measuring system of FIG.
8 shows the minimum limit detection data for poison gas of the poison gas detection sensor (No. 1) manufactured by the method of Table 1 using the poison gas measuring system of FIG.
본 발명자들은 나노합금 촉매가 담지 된 탄소나노튜브와, 이온성 비닐단량체화합물과 슬러리를 제조 후, 이 슬러리 용액을 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)에 스핀코팅처리 하여 독가스검출용 독가스센서 제작에 관한 것이다. The inventors of the present invention fabricated a nanotube catalyst-supported carbon nanotube, an ionic vinyl monomer compound and a slurry, spin-coated the slurry solution onto an interdigitated electrode (IDE) .
상기 나노합금 촉매가 담지 된 탄소나노튜브가 바람직하나, 특별히 이에 제한되지 않으며 나노합금 촉매가 담지된 그래핀, 카본블랙 또는 푸러렌 등을 포함한다.
The nano alloy catalyst supported carbon nanotubes are preferably used, but not limited thereto, and include graphene, carbon black, or fullerene on which a nano alloy catalyst is supported.
본 발명에서 사용되는 용어인 "슬러리"는 고체와 액체의 혼합물 또는 미세한 고체입자가 물속에 현탁된 현탁액을 말한다.
As used herein, the term "slurry" refers to a suspension of a mixture of solids and liquids or suspensions of finely divided solid particles in water.
본 발명자들은 환경, 식품 및 의료 측면에서 유용한 바이오센서를 연구하던 중, 스크린 프린터 전극이 값이 저렴하고, 안정하고, 대량으로 생산할 수 있다는 사실을 알았으며, 스크린프린터 전극에 특정의 전기에너지를 가하면, 코팅된 금속나노촉매표면에서 특정의 물질이 산화환원을 거치는 과정에서 전자이동이 발생하는 사실을 알았다. 또한, 이 산화환원반응 과정에서 발생하는 전자에 의해 전해질 용액의 전기전도도가 증가하는 사실도 알게 되었다.The inventors of the present invention have been studying biosensors useful in environmental, food, and medical aspects, and have found that screen printer electrodes are cheap, stable, and capable of mass production, and when applying specific electrical energy to screen printer electrodes , And electron transfer occurs in the course of oxidation and reduction of a specific substance on the surface of the coated metal nanocatalyst. It was also found that the electric conductivity of the electrolyte solution increases due to the electrons generated in the redox reaction process.
따라서, 독가스 분자에 특정의 전기에너지를 가할 때 산화과정에 의해 생성된 전자의 양을 측정하면, 전기화학 기반 센서를 제작할 수 있는 아이디어를 얻어 본 발명을 수행하게 되었다. 그러나, 독가스가 포함된 공기 중에서 대부분이 수분이 차지하고 있어, 독가스센서에 특정의 전기에너지를 공급할 때 측정하고자 하는 독가스물질 대신에 수분이 금속나노촉매 표면에 먼저 반응하기 때문에, 독가스분자의 산화환원 반응을 통한 전자를 얻을 수 없다. 또한, 독가스 센서의 경우, 독가스분자의 산화환원 반응에서 생성된 전자의 전달할 수 있는 전해질이 필요한 상황이다. Therefore, when the amount of electrons generated by the oxidation process is measured when specific electrical energy is applied to the poison gas molecule, the inventors have obtained the idea of producing an electrochemical based sensor and have accomplished the present invention. However, since most of the air containing poison gas occupies moisture, when water supplies the specific electric energy to the poison gas sensor, water reacts first on the surface of the metal nanocatalyst instead of poison gas to be measured. Therefore, Can not be obtained. In the case of a poisonous gas sensor, an electrolyte capable of transferring electrons generated in a redox reaction of poison gas molecules is required.
본 발명은 독가스의 전기화학 반응에서 생성된 전자를 잘 전달하며, 표적 독가스를 선택적으로 흡수할 수 있는 이미다졸 기반 양이온성 비닐단량체와 음이온 비닐단량체로 제조된 선택적 전해질을 이용하여 이 문제를 해결하려 하였다. 이 선택적 전해질의 경우 박막으로서 우수한 전도도와 혈액작용 독가스를 선택적으로 용해할 수 있는 2가지 성질 가지는 특징을 알게 되었다. 따라서, 나노금속촉매가 담지된 탄소나노튜브를 이온성 단량체 화합물에 분산시킨 후, 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)에 스핀코팅 처리한 후, UV경화 처리하여 독가스에 민감하게 반응하는 독가스 검출 센서를 제작하였다. The present invention solves this problem by using an imidazole-based cationic vinyl monomer capable of selectively absorbing the target poison gas and a selective electrolyte made of an anionic vinyl monomer, as well as transferring electrons generated in the electrochemical reaction of poison gas. Respectively. In the case of this selective electrolyte, it was found that the thin film has two properties that can selectively dissolve the excellent conductivity and blood action poison gas. Therefore, the carbon nanotubes carrying the nano-metal catalyst are dispersed in the ionic monomer compound, then the interdigitated electrode (IDE) is spin-coated, and then UV curing treatment is performed to detect poisonous gas which is sensitive to poison gas The sensor was fabricated.
본 발명은 하기 단계를 포함하는 독가스 검출 센서 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a poisonous gas detecting sensor including the following steps.
1) USB 콘센트에 사용할 수 있도록 패턴된 실크 스크린을 이용하여 전도성을 갖는 실버잉크로 고분자 기판에 도선을 프린팅 하는 단계;1) printing wires on a polymer substrate with silver ink having conductivity using a patterned silk screen for use in a USB outlet;
2) 상기 1)단계의 고분자 기판에 절연잉크를 프린팅하여 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)을 제조하는 단계; 및2) preparing an interdigitated electrode (IDE) by printing an insulating ink on the polymer substrate of the step 1); And
3) 상기 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)을 스핀코팅기를 이용하여 코팅용액으로 코팅처리하는 단계.3) Coating the interdigitated electrode (IDE) with a coating solution using a spin coater.
상기 전도성을 갖는 실버잉크 외에 전도성을 갖는 카본잉크를 포함한다.And a conductive carbon ink in addition to the silver ink having conductivity.
본 발명의 일 구현예로,In one embodiment of the invention,
상기 3)단계의 코팅용액은 나노합금촉매를 이온성 비닐단량체에 분산시켜 제조하는 것을 특징으로 한다. 또한 코팅용액은 나노합금촉매가 이온성 비닐단량체의 무게비에 따라 0.5% 내지 5.0% 범위를 가지는 것이 바람직하나, 특별히 이에 제한되지 않는다. The coating solution in the step 3) is characterized in that a nanoclay catalyst is dispersed in an ionic vinyl monomer. Also, the coating solution preferably has a range of 0.5% to 5.0% by weight of the nano-alloy catalyst depending on the weight ratio of the ionic vinyl monomer, but is not particularly limited thereto.
본 발명의 다른 구현예로,In another embodiment of the present invention,
상기 3)단계 후, 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)에 UV경화 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.After the step 3), the method further comprises UV curing the interdigitated electrode (IDE).
본 발명의 또 다른 구현예로,In yet another embodiment of the present invention,
상기 나노합금촉매는 Pt-Ru-Mo의 3성분계 나노합금입자인 것을 특징으로 하나, 특별히 이에 제한되지 않는다.The nano alloy catalyst is a three-component nano-alloy particle of Pt-Ru-Mo, but is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 구현예로,In yet another embodiment of the present invention,
이온성 비닐단량체는 양이온성 비닐단량체 및 음이온 비닐단량체로 이루어진 것을 특징으로 한다. 음이온성 비닐단량체는 소디움 아크릴로일디포스페이트, 소디움 아크릴로-L-페닐알라니네이트, 소디움 아크릴레이트, 소디움 스티렌설푼네이트 또는 소디움 메타아크릴레이트인 것이 바람직하나, 특별히 이에 제한되지 않는다. 양이온성 비닐단량체는 이미다졸 기반 양이온성 비닐단량체인 것이 바람직하나, 특별히 이에 제한되지 않는다.The ionic vinyl monomer is characterized by being composed of a cationic vinyl monomer and an anionic vinyl monomer. The anionic vinyl monomer is preferably sodium acryloyldiphosphate, sodium acrylo-L-phenylalaninate, sodium acrylate, sodium styrenesulfonate or sodium methacrylate, but is not particularly limited thereto. The cationic vinyl monomer is preferably an imidazole-based cationic vinyl monomer, but is not particularly limited thereto.
본 발명은 상기 방법으로 제조된 독가스 검출 센서를 제공한다.The present invention provides a poison gas detection sensor manufactured by the above method.
본 발명의 독가스 검출 센서의 경우, 전기화학을 기반으로 하기 때문에, 독가스 방호시스템을 쉽게 구축할 수 있고, 전투용 로봇이나 탐색용 로봇에 쉽게 장착할 수 있어 독가스로부터 검출연구원의 안정성의 확보가 기대되며, 산업체의 독가스 검출의 응용에 기대되어 다양한 용도에 쉽게 사용할 수 있는 특징을 가지고 있다.
In the case of the poison gas detection sensor of the present invention, it is possible to easily construct a poison gas protection system because it is based on electrochemistry, and it can be easily installed in a combat robot or a search robot, And is expected to be applied to industrial poison gas detection, and thus has a feature that can be easily used for various purposes.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시 예를 제시한다. 그러나 하기의 실시 예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시 예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.
[실시예][Example]
실시예Example 1. 독가스 검출 센서 제조과정 1. Poison gas detection sensor manufacturing process
USB 콘센트에 사용할 수 있도록 패턴된 실크 스크린을 이용하여, (1) 전도성을 갖은 실버잉크로 PVC 필름 혹은 PET 필름에 도선을 프린팅 한 후, (2) 절연잉크로 도선 위를 한번 더 프린팅하여 인터디지테이트 전극을 제조 후 (3) 나노합금이 담지된 탄소나노튜브를 이온성 비닐단량체(양이온성 비닐단량체는 도2의 3화합물{R기는 C4H9}을 사용하였고, 음이온성 비닐단량체는 도2의 소디움아크릴레이트(7)을 사용하였다)에 분산 시켜 코팅용액을 제조 후, (4) 이 코팅용액을 스핀코터를 이용하여 인터디지테이트 전극에 코팅처리 한 후, (5) UV경화시켜 독가스 검출 센서를 제작하였다.
Using a patterned silk screen to be used for a USB outlet, (1) the conductor is printed on PVC film or PET film with silver ink with conductivity, (2) the conductor is printed once more with insulating ink, (3) The nano-alloy-carrying carbon nanotubes were used as an ionic vinyl monomer (the three compounds of FIG. 2 (R group: C4H9) were used as the cationic vinyl monomer, and the anionic vinyl monomer was sodium Acrylate (7) was used) to prepare a coating solution, (4) Coating treatment was performed on the interdigitated electrode using a spin coater, and (5) UV curing was performed to prepare a poison gas detection sensor.
실시예Example 2. 독가스 검출센서의 평가 2. Evaluation of poison gas detection sensor
상기 실시예 1에서 제조한 독가스 검출 센서가 성공적으로 제조되었음을 확인하기 위하여 분석평가를 수행하였다.The analysis evaluation was performed to confirm that the poison gas detection sensor manufactured in Example 1 was successfully manufactured.
도 1에서는 USB 단자에 직접 사용할 수 있는 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode) 및 독가스 검출 센서의 사진을 나타내고 있다. 도 1의 오른쪽 부분은 제조된 독가스 검출 센서의 나노촉매부분의 SEM이미지를 나타내고 있다. 도 1에 나타난 바와 같이, 3성분계 합금인 Pt-Ru-Mo가 탄소나노튜브 표면에 담지된 독가스 검출 센서가 성공적으로 제조됨을 확인할 수 있었다.FIG. 1 shows photographs of an interdigitated electrode (IDE) and a poison gas detection sensor that can be directly used on a USB terminal. The right part of FIG. 1 shows an SEM image of the nanocatalyst portion of the poison gas detection sensor manufactured. As shown in FIG. 1, it was confirmed that a poisonous gas detection sensor in which a three-component alloy, Pt-Ru-Mo, was supported on the surface of carbon nanotubes was successfully manufactured.
도 2는 본 발명에서 사용된 이온성 비닐단량체의 구조를 나타내고 있다. 양이온성 비닐단량체의 경우 이디다졸염을 기반으로 하였고, 음이온성 비닐단량체의 경우 카르복실산염, 인산염, 술폰산염을 기반으로 하였다. Fig. 2 shows the structure of the ionic vinyl monomer used in the present invention. The cationic vinyl monomers were based on iodidazole salts and the anionic vinyl monomers were based on carboxylates, phosphates, and sulfonates.
하기 표 1에서는 이온성 비닐단량체를 이용한 독가스 검출 센서 제작용 코팅용액의 혼합비율을 나타내었다.Table 1 below shows the mixing ratios of the coating solution for the poison gas detection sensor using ionic vinyl monomers.
MWNTPt-Ru-Mo /
MWNT
도 4은 시아노크로라이드(CNCl) 독가스에 대해 표 1의 No. 1의 방법으로 제조된 독가스 검출 센서의 효능을 나타내고 있다. 이 결과로서 양이온성 비닐단량체와 나노촉매가 담지 된 독가스 검출 센서의 경우 효율이 매우 우수한 독가스 검출 센서임을 알 수 있었다.Fig. 4 is a graph showing the effect of the cyanokride (CNCl) 1 shows the efficacy of the poison gas detection sensor manufactured by the method of Fig. As a result, it was found that the poison gas detection sensor having the cationic vinyl monomer and the nanocatalyst supported is a highly efficient poison gas detection sensor.
도 5은 시아노크로라이드(CNCl) 독가스에 대해 표 1의 No. 2의 방법으로 제조된 독가스 감지 효능을 나타내고 있다. 여기서 Benzyl 화합물을 첨가한 이유는 스핀 코팅 후, UV경화를 시키기 위함이다. 이 결과로서도 시아노크로라이드 독가스에 대해 감지 효율이 우수한 독가스 검출 센서가 제조됨을 확인할 수 있었다.FIG. 5 is a graph showing the results of the comparison of the cyanokride (CNCl) poison gas with No. 1 in Table 1. 2 < / RTI > method. The reason for adding the benzyl compound here is to make UV curing after spin coating. As a result, it was confirmed that a poison gas detection sensor having excellent detection efficiency against cyanokride poison gas was produced.
도 6은 시아노크로라이드(CNCl) 독가스에 대해 표 1의 No. 3의 방법으로 제조된 독가스 감지 효능을 나타내고 있다. 여기서 음이온성 소디윰 아크릴레이트 (7) 화합물을 첨가한 이유는 물성을 올리기 위함이다.Fig. 6 is a graph showing the results of the comparison of the cyanokride (CNCl) 3 < / RTI > method. The reason for adding the anionic soddisacrylate (7) compound is to increase the physical properties.
도 7은 시아노크로라이드(CNCl) 독가스에 대해 표 1의 No. 4의 방법으로 제조된 독가스 감지 효능을 나타내고 있다. 여기서 Benzyl 화합물과 음이온성 소디윰 아크릴레이트 (7) 화합물 두 개 모두 첨가하였을 때의 값의 변화를 측정하였다.Fig. 7 is a graph showing the relationship between the cyanokride (CNCl) poison gas and the number of NO. 4 < / RTI > method. Here, the changes in the values when both the benzyl compound and the anionic sodydipyrate (7) compound were added were measured.
도 8은 시아노크로라이드(CNCl) 독가스에 대해 표 1의 No. 1의 방법으로 제조된 독가스 감지 효능을 나타내고 있다. 이 결과는 독가스 감지에 대한 최소 한계에 대해 측정한 데이터이다.
Fig. 8 is a graph showing the relationship between the cyanokride (CNCl) 1 < / RTI > method. The result is data on the minimum limit for poison gas detection.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect.
Claims (8)
1) USB 콘센트에 사용할 수 있도록 패턴된 실크 스크린을 이용하여 전도성을 갖는 실버잉크로 고분자 기판에 도선을 프린팅 하는 단계;
2) 상기 1)단계의 고분자 기판에 절연잉크를 프린팅하여 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)을 제조하는 단계; 및
3) 상기 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)을 스핀코팅기를 이용하여 코팅용액으로 코팅처리하는 단계에 있어서, 상기 코팅용액은 나노합금촉매를 이온성 비닐단량체에 분산시켜 제조하고, 상기 나노합금촉매는 Pt-Ru-Mo의 3성분계 나노합금입자인 것을 특징으로 하는 단계.A method for producing a cyanocroide (CNCl) detection sensor comprising the steps of:
1) printing wires on a polymer substrate with silver ink having conductivity using a patterned silk screen for use in a USB outlet;
2) preparing an interdigitated electrode (IDE) by printing an insulating ink on the polymer substrate of the step 1); And
3) coating the interdigitated electrode (IDE) with a coating solution using a spin coater, the coating solution is prepared by dispersing a nano-alloy catalyst in an ionic vinyl monomer, and the nano alloy Wherein the catalyst is a three-component nano-alloy particle of Pt-Ru-Mo.
상기 3)단계 후, 인터디지테이트 전극(IDE, interdigitated electrode)에 UV경화 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 시아노크로라이드(CNCl) 검출 센서 제조방법.The method according to claim 1,
The method of claim 1, further comprising UV curing the interdigitated electrode (IDE) after step 3).
상기 이온성 비닐단량체는 양이온성 비닐단량체 및 음이온 비닐단량체를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 시아노크로라이드(CNCl) 검출 센서 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the ionic vinyl monomer is a mixture of a cationic vinyl monomer and an anionic vinyl monomer.
상기 양이온성 비닐단량체는
The cationic vinyl monomer may be
상기 음이온성 비닐단량체는 소디움 아크릴로일디포스페이트, 소디움 아크릴로-L-페닐알라니네이트, 소디움 아크릴레이트, 소디움 스티렌설푼네이트 및 소디움 메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 시아노크로라이드(CNCl) 검출 센서 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein the anionic vinyl monomer is selected from the group consisting of sodium acryloyl diphosphate, sodium acrylo-L-phenyl allaninate, sodium acrylate, sodium styrenesulfonate and sodium methacrylate. (CNCl) detection sensor.
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