KR102578618B1 - Gas sensor containing metal fluoride hydroxide - Google Patents

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엄태일
이후정
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 일실시예는 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스센서 및 이를 이용한 가스감지방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로파를 활용한 수열합성 방식으로 제조한 금속 플루오린화 수산화물을 가스 센서에 적용하여 아세톤 및 이산화질소 가스에 대해 타 가스 대비 높은 감지 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명의 가스센서는 50 °C 내지 250 °C 온도에서 작동하여 불소를 도핑하는 경우에도 안정적으로 작동할 수 있는 효과가 있다. One embodiment of the present invention provides a gas sensor containing metal fluoride hydroxide and a gas sensing method using the same. According to one embodiment of the present invention, metal fluoride hydroxide prepared by hydrothermal synthesis using microwaves can be applied to a gas sensor to exhibit higher detection characteristics for acetone and nitrogen dioxide gas compared to other gases. In addition, the gas sensor of the present invention operates at a temperature of 50 °C to 250 °C and can operate stably even when doped with fluorine.

Description

금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스센서 및 이를 이용한 가스감지방법{GAS SENSOR CONTAINING METAL FLUORIDE HYDROXIDE}Gas sensor containing metal fluoride hydroxide and gas detection method using the same {GAS SENSOR CONTAINING METAL FLUORIDE HYDROXIDE}

본 발명은 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스 센서에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마이크로파를 활용한 수열합성 방식으로 제조한 금속 플루오린화 수산화물을 가스 센서에 적용하여 아세톤 및 이산화질소 가스에 대해 타 가스 대비 높은 감지 특성을 나타낼 수 있는 금속 플루오린화 수산화물 가스센서를 제공한다. The present invention relates to a gas sensor comprising metal fluoride hydroxide. More specifically, by applying metal fluoride hydroxide produced by hydrothermal synthesis using microwaves to a gas sensor, we provide a metal fluoride hydroxide gas sensor that can exhibit higher detection characteristics for acetone and nitrogen dioxide gas than other gases. .

가스센서는 기체 중에 함유된 특정 화학물질을 검지하여 그 농도를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 장치로서, 가스의 종류에 따라 많은 방식이 있다. A gas sensor is a device that detects specific chemicals contained in gas, converts the concentration into an electrical signal, and outputs it. There are many methods depending on the type of gas.

대표적인 것으로는 가스의 흡착이나 반응에 의한 고체 물성의 변화를 이용하는 방식 (반도체 센서, 세라믹 습온 센서, 압전체 센서 등), 연소열을 이용하는 방식 (접촉 연소식 센서), 전기화학 반응을 이용하는 방식 (고체 전해질 센서, 전기화학 센서), 물리적인 특성값을 사용하는 방식 (적외선 흡수식 등)이 있다.Representative examples include methods that use changes in solid properties due to gas adsorption or reaction (semiconductor sensors, ceramic wet temperature sensors, piezoelectric sensors, etc.), methods that use combustion heat (contact combustion sensors), and methods that use electrochemical reactions (solid electrolyte sensors). sensor, electrochemical sensor), and methods that use physical characteristic values (infrared absorption method, etc.).

상기 가스의 흡착이나 반응에 의한 고체 물성의 변화를 이용하는 방식 중에 반도체식 가스센서는 산화물 반도체를 사용하여 가스를 검출할 수 있다. Among the methods that utilize changes in solid properties due to gas adsorption or reaction, a semiconductor gas sensor can detect gas using an oxide semiconductor.

산화물 반도체가 어떤 종류의 가스에 접촉되면 전기전도도가 변화하는 점을 이용한 센서이다. 이 소자(素子)는 300 ℃ 이상으로 가열하여 사용하는 일이 많기 때문에 전극과 히터를 짜넣어 박막형(薄膜型) ·후막형(厚膜製) ·소결형(燒結型) 등 여러 가지 구조로 하여 사용한다.It is a sensor that uses the fact that the electrical conductivity of an oxide semiconductor changes when it comes in contact with a certain type of gas. Since this element is often used by heating to over 300℃, electrodes and heaters are incorporated into various structures such as thin film type, thick film type, and sintered type. use.

반도체 재료는 검출가스에 따라 산화 주석 또는 산화아연계가 주로 쓰인다. Depending on the detection gas, tin oxide or zinc oxide-based semiconductor materials are mainly used.

또한 가스검출기구에는, ① 전자공여성 또는 전자수용성 가스가 반도체 표면에 화학적으로 흡착되면 흡착분자에서 반도체로의 전자 교환이 일어나, 반도체 안의 캐리어 밀도가 변화함으로써 표면전도도가 변화하는 것, ② 금속산화물 반도체가 환원 가스로 환원되어 조성 변화를 일으켜 전도도가 변화하는 것, ③ 반도체 내의 접촉립계면 및 팔라듐, 백금 등 촉매금속과의 접촉면의 전위 장벽 높이가 가스상과의 반응에 의해 변화하는 것, ④ 표면에 흡착된 가스 분자와 산소 분자 접촉 연소에 의해 소자 온도가 상승함으로써 전도도가 변화하는 것 등이 있다.In addition, the gas detection device includes: ① When an electron-donating or electron-accepting gas is chemically adsorbed on the surface of a semiconductor, electron exchange occurs from the adsorbed molecule to the semiconductor, and the carrier density in the semiconductor changes, thereby changing surface conductivity; ② Metal oxide semiconductor It is reduced to a reducing gas, causing a change in composition, resulting in a change in conductivity; ③ The height of the potential barrier at the contact grain boundary in the semiconductor and the contact surface with catalytic metals such as palladium and platinum changes due to reaction with the gas phase; ④ On the surface Conductivity changes as the temperature of the device increases due to contact combustion between adsorbed gas molecules and oxygen molecules.

반도체가스센서는 소형이고, 염가이며 감도가 높고 응답이 빠를 뿐만 아니라, 전기신호로서 가스 농도를 알아내는 이점이 있다. Semiconductor gas sensors are small, inexpensive, have high sensitivity and quick response, and have the advantage of detecting gas concentration through an electric signal.

이것은 가스누출경보기, 화재경보기, 알코올검출기, 엔진연소가스검지 등에 사용된다.It is used in gas leak alarms, fire alarms, alcohol detectors, engine combustion gas detection, etc.

이때, 상기 분야에서 이외에 가스 센서가 적용될 수 있는 분야는 바이오마커 응용 분야이다. At this time, in addition to the above fields, a field where gas sensors can be applied is the biomarker application field.

바이오마커는 생체표지자로서 단백질이나 DNA, RNA, 대사 물질 등을 이용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표이다.Biomarkers are biomarkers that can detect changes in the body using proteins, DNA, RNA, and metabolites.

상기 바이오마커를 활용하면 생명체의 정상 또는 병리적인 상태, 약물에 대한 반응 정도 등을 객관적으로 측정할 수 있다.Using the above biomarkers, the normal or pathological state of a living organism and the degree of response to drugs can be objectively measured.

상기 바이오마커에서는 낮은 농도의 이산화질소 또는 아세톤 가스를 선택적으로 감지할 수 있어야 한다. The biomarker must be able to selectively detect low concentrations of nitrogen dioxide or acetone gas.

기존 산화물 반도체 물질의 가스 감지 특성을 향상 시키기 위해 불소를 도핑하는 방법이 시도되었지만, 산화물 반도체 물질을 이용한 가스센서는 300℃ 이상으로 가열하여 사용하는 경우가 많은데, 불소를 도핑하는 경우 고온에서 불안정하여 감지 특성을 충분히 향상시키지 못한 문제가 있었다.A method of doping fluorine has been attempted to improve the gas detection characteristics of existing oxide semiconductor materials, but gas sensors using oxide semiconductor materials are often used by heating to over 300℃, and doping with fluorine is unstable at high temperatures. There was a problem with not sufficiently improving the detection characteristics.

기존의 산화물 반도체 기반의 물질보다 효과적으로 감지할 수 있는 물질이 필요하다.A material that can detect more effectively than existing oxide semiconductor-based materials is needed.

대한민국 공개특허 제 2012-0049057 호Republic of Korea Patent Publication No. 2012-0049057

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 마이크로파를 활용한 수열합성 방식으로 제조한 금속 플루오린화 수산화물을 가스 센서에 적용하여 아세톤 및 이산화질소 가스에 대해 타 가스 대비 높은 감지 특성을 나타낼 수 있는 금속 플루오린화 수산화물 가스센서를 제공하는 것이다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the technical problem to be achieved by the present invention is to apply metal fluoride hydroxide manufactured by hydrothermal synthesis using microwaves to a gas sensor, which has a higher level of accuracy for acetone and nitrogen dioxide gas compared to other gases. The aim is to provide a metal fluoride hydroxide gas sensor that can exhibit detection characteristics.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 가스센서를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a gas sensor.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서는, A gas sensor according to an embodiment of the present invention,

금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층을 포함하고,It includes a gas sensing layer containing metal fluoride hydroxide,

상기 가스감지층은 아세톤 또는 이산화질소 가스를 선택적으로 감지할 수 있다. The gas sensing layer can selectively detect acetone or nitrogen dioxide gas.

상기 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층은 표면에 흡착된 산소 이온과 상기 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응하여 저항이 변화될 수 있다. The resistance of the gas sensing layer containing the metal fluoride hydroxide may change as a result of a reaction between oxygen ions adsorbed on the surface and the acetone or nitrogen dioxide gas.

상기 금속 플루오린화 수산화물에서 플루오린은 가스 센서에 코팅된 물질 자체의 저항을 낮추어 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응할 때 반응의 감도를 높일 수 있다. In the metal fluoride hydroxide, fluorine can lower the resistance of the material coated on the gas sensor itself, thereby increasing the sensitivity of the reaction when adsorbed oxygen ions react with acetone or nitrogen dioxide gas.

상기 가스감지층은 1ppm이하의 아세톤 또는 이산화질소 가스를 감지할 수 있다. The gas sensing layer can detect acetone or nitrogen dioxide gas of 1 ppm or less.

상기 금속 플루오린화 수산화물은 Co(OH)F, Zn(OH)F 및Co(OH)F/Zn(OH)F에서 선택된 1종을 포함할 수 있다. The metal fluoride hydroxide may include one selected from Co(OH)F, Zn(OH)F, and Co(OH)F/Zn(OH)F.

상기 금속 플루오린화 수산화물은 마이크로파를 활용한 수열 합성 방법을 통해 제조될 수 있다. The metal fluoride hydroxide can be produced through a hydrothermal synthesis method using microwaves.

상기 가스센서는 50 °C 내지 250 °C 온도에서 작동할 수 있다. The gas sensor can operate at temperatures between 50 °C and 250 °C.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 가스센서를 이용한 가스감지방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a gas detection method using a gas sensor.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서를 이용한 가스감지방법은, A gas detection method using a gas sensor according to an embodiment of the present invention,

금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층 표면에 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응하여 저항이 변화되고 상기 변화된 저항을 측정할 수 있다. Oxygen ions adsorbed on the surface of the gas sensing layer containing metal fluoride hydroxide react with acetone or nitrogen dioxide gas to change resistance, and the changed resistance can be measured.

상기 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층 표면에 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응하는 경우 상기 가스센서의 저항이 증가할 수 있다. When oxygen ions adsorbed on the surface of the gas sensing layer containing the metal fluoride hydroxide react with acetone or nitrogen dioxide gas, the resistance of the gas sensor may increase.

상기 금속 플루오린화 수산화물은 Co(OH)F, Zn(OH)F 및Co(OH)F/Zn(OH)F에서 선택된 1종을 포함할 수 있다. The metal fluoride hydroxide may include one selected from Co(OH)F, Zn(OH)F, and Co(OH)F/Zn(OH)F.

상기 금속 플루오린화 수산화물의 상기 플루오린은 가스 센서에 코팅된 물질 자체의 저항을 낮추어 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응할 때 반응의 감도를 높일 수 있다. The fluorine of the metal fluoride hydroxide can lower the resistance of the material coated on the gas sensor itself, thereby increasing the sensitivity of the reaction when adsorbed oxygen ions react with acetone or nitrogen dioxide gas.

상기 가스센서는 50 °C 내지 250 °C 온도에서 작동할 수 있다. The gas sensor can operate at temperatures between 50 °C and 250 °C.

본 발명의 실시예에 따르면, 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스 센서에 관한 것으로서, 마이크로파를 활용한 수열합성 방식으로 제조한 금속 플루오린화 수산화물을 가스 센서에 적용하여 아세톤 및 이산화질소 가스에 대해 타 가스 대비 높은 감지 특성을 나타낼 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, it relates to a gas sensor containing metal fluoride hydroxide. By applying metal fluoride hydroxide prepared by hydrothermal synthesis using microwaves to a gas sensor, acetone and nitrogen dioxide gas are compared to other gases. It has the effect of showing high detection characteristics.

또한, 본 발명의 가스센서는 50 °C 내지 250 °C 온도에서 작동하여 불소를 도핑하는 경우에도 안정적으로 작동할 수 있는 효과가 있다. In addition, the gas sensor of the present invention operates at a temperature of 50 °C to 250 °C and can operate stably even when doped with fluorine.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods와 Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures 물질을 각각 이산화질소 또는 아세톤 가스센서에 적용한 후 감도를 측정한 그래프이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods의 XRD 그래프 및 SEM사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures의 XRD 그래프 및 SEM사진이다.
도 4 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) Zn(OH)F nanorods와 ZnO 물질 기반 가스 센서의 이산화질소 가스에 대한 작동 온도별 감도, (b) Zn(OH)F nanorods의 이산화질소 농도 변화에 따른 감도, (c) Zn(OH)F nanorods의 가스 종류에 따른 감도 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) Co(OH)F, Zn(OH)F, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1, 1:1, 1:3) 물질 기반 가스 센서의 아세톤 가스에 대한 작동온도별 감도 (b) Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) 물질 기반 가스센서의 아세톤 농도 변화에 따른 감도, (c) Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1)물질 기반 가스센서 가스 종류에 따른 감도 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods 및 ZnO caltrop-like 의 합성 프로세스를 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods 및 ZnO caltrop-like 의 TEM 사진이다.
도 8는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods 를 250 °C, 350 °C, 450 °C 에서 포스트어닐링 한 후의 XRD스펙트럼이다.
도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods 를 (a) 250 °C, (b) 350 °C, and (c) 450 °C 에서 포스트어닐링 한 후의 SEM 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 따른 Zn(OH)F nanorods 를 250 °C, 350 °C, 450 °C 에서 포스트어닐링 한 후의 TEM사진이다.
도 11은 250°C, 350°C 및 450 °C에서 어닐링 된 Zn(OH)F 나노로드에서 얻은 F, O 및 Zn의 원자 비율 및 XPS 스펙트럼은 그래프이다.
도 12는 Zn(OH)F 의 반응 가스에 대한 감지 특성을 나타내는 그래프이다.
도 13은 Co(OH)F/Zn(OH)F 이질구조 가스센서의 아세톤 감지에 대한 안정성 그래프이다.
Figure 1 is a graph measuring the sensitivity after applying Zn(OH)F nanorods and Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures material according to an embodiment of the present invention to a nitrogen dioxide or acetone gas sensor, respectively.
Figure 2 is an XRD graph and SEM photo of Zn(OH)F nanorods according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an XRD graph and SEM photo of Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows (a) the sensitivity of Zn(OH)F nanorods and ZnO material-based gas sensors to nitrogen dioxide gas according to an embodiment of the present invention, and (b) the change in nitrogen dioxide concentration of Zn(OH)F nanorods. Sensitivity according to gas type, (c) Sensitivity graph according to gas type of Zn(OH)F nanorods.
Figure 5 shows (a) Co(OH)F, Zn(OH)F, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1, 1:1, 1:3) according to an embodiment of the present invention. ) Sensitivity of material-based gas sensor to acetone gas by operating temperature (b) Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) Sensitivity of material-based gas sensor to acetone concentration change, (c) Co (OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) This is a sensitivity graph according to the gas type of the material-based gas sensor.
Figure 6 is a conceptual diagram showing the synthesis process of Zn(OH)F nanorods and ZnO caltrop-like according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a TEM image of Zn(OH)F nanorods and ZnO caltrop-like according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is an XRD spectrum of Zn(OH)F nanorods according to an embodiment of the present invention after post-annealing at 250 °C, 350 °C, and 450 °C.
Figure 9 is an SEM image of Zn(OH)F nanorods according to an embodiment of the present invention after post-annealing at (a) 250 °C, (b) 350 °C, and (c) 450 °C.
Figure 10 is a TEM photo of Zn(OH)F nanorods according to an embodiment of the present invention after post-annealing at 250 °C, 350 °C, and 450 °C.
Figure 11 is a graph of the atomic ratios of F, O, and Zn and XPS spectra obtained from Zn(OH)F nanorods annealed at 250 °C, 350 °C, and 450 °C.
Figure 12 is a graph showing the detection characteristics of the reaction gas of Zn(OH)F.
Figure 13 is a stability graph for acetone detection of the Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructure gas sensor.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. In addition, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스센서를 설명한다.A gas sensor containing metal fluoride hydroxide according to an embodiment of the present invention will be described.

가스센서는, The gas sensor,

금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층을 포함하고,It includes a gas sensing layer containing metal fluoride hydroxide,

상기 가스감지층은 아세톤 또는 이산화질소 가스를 선택적으로 감지할 수 있다. The gas sensing layer can selectively detect acetone or nitrogen dioxide gas.

상기 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층은 표면에 흡착된 산소 이온과 상기 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응하여 저항이 변화될 수 있다. The resistance of the gas sensing layer containing the metal fluoride hydroxide may change as a result of a reaction between oxygen ions adsorbed on the surface and the acetone or nitrogen dioxide gas.

또한, 상기 금속 플루오린화 수산화물에서 플루오린은 가스 센서에 코팅된 물질 자체의 저항을 낮추어 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응할 때 반응의 감도를 높일 수 있다. In addition, fluorine in the metal fluoride hydroxide can lower the resistance of the material itself coated on the gas sensor, thereby increasing the sensitivity of the reaction when adsorbed oxygen ions react with acetone or nitrogen dioxide gas.

또한, 상기 가스센서는 상기 금속 플루오린화 수산화물에 의하여 1 ppm 이하의 아세톤 및 이산화질소 가스를 선택적으로 감지할 수 있다.Additionally, the gas sensor can selectively detect acetone and nitrogen dioxide gas of 1 ppm or less by the metal fluoride hydroxide.

도 1 내지 도 12를 통하여 상기 가스센서에 대해 설명한다. The gas sensor will be described through FIGS. 1 to 12.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods와 Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures 물질을 각각 이산화질소 또는 아세톤 가스센서에 적용한 후 감도를 측정한 그래프이다.Figure 1 is a graph measuring the sensitivity after applying Zn(OH)F nanorods and Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures materials according to an embodiment of the present invention to a nitrogen dioxide or acetone gas sensor, respectively.

상기 도 1을 참조하면, 상기 금속 플루오린화 수산화물에 의하여 1 ppm 이하의 아세톤 및 이산화질소 가스를 선택적으로 감지할 수 있는 것을 확인 할 수 있다. Referring to FIG. 1, it can be seen that acetone and nitrogen dioxide gas of 1 ppm or less can be selectively detected by the metal fluoride hydroxide.

또한, 상기 도 1은 NO2 농도에 대한 저항 및 아세톤 농도에 대한 저항 그래프이다. Additionally, Figure 1 is a graph of resistance against NO 2 concentration and resistance against acetone concentration.

상기 저항은 Rg/Ra (Rg: 가스 중의 센서 저항, Ra: 공기 중의 센서 저항)으로 나타냈으며, NO2 가스 및 아세톤 가스가 증가함에 따라서 저항의 Rg/Ra 값이 커지는 것을 확인 할 수 있다. The resistance is expressed as Rg/Ra (Rg: sensor resistance in gas, Ra: sensor resistance in air), and it can be seen that the Rg/Ra value of resistance increases as the NO 2 gas and acetone gas increase.

이때, 투입한 NO2 가스 및 아세톤 가스는 상기 금속 플루오린화 수산화물이 포함된 가스 센서에서 감지할 수 있다. At this time, the introduced NO 2 gas and acetone gas can be detected by the gas sensor containing the metal fluoride hydroxide.

상기 금속 플루오린화 수산화물은 Co(OH)F, Zn(OH)F 및 Co(OH)F/Zn(OH)F에서 선택된 1종을 포함할 수 있다. The metal fluoride hydroxide may include one selected from Co(OH)F, Zn(OH)F, and Co(OH)F/Zn(OH)F.

상기 도 1을 참조하면, Zn(OH)F nanorods 가 포함된 가스센서는 NO2가스를 0.3ppm에서 처음 감지 할 수 있고, Co(OH)F/Zn(OH)F가 포함된 가스센서는 아세톤 가스를 0.25ppm에서 처음 감지 할 수 있다. Referring to FIG. 1, the gas sensor containing Zn(OH)F nanorods can first detect NO 2 gas at 0.3 ppm, and the gas sensor containing Co(OH)F/Zn(OH)F can detect acetone. Gas can be first detected at 0.25ppm.

즉, 금속 플루오린화 수산화물이 포함된 가스 센서는 상기 금속 플루오린화 수산화물에 의하여 1 ppm 이하의 아세톤 및 이산화질소 가스를 선택적으로 감지할 수 있다. That is, a gas sensor containing metal fluoride hydroxide can selectively detect acetone and nitrogen dioxide gas of 1 ppm or less by the metal fluoride hydroxide.

이때, 낮은 농도의 NO2 가스 및 아세톤 가스를 가스센서의 사용을 통해 선택적으로 감지할 수 있다면 바이오마커 분야에 활용하여 당뇨병, 치주질환 등을 판단할 수 있게 된다. At this time, if low concentrations of NO 2 gas and acetone gas can be selectively detected through the use of a gas sensor, it can be used in the biomarker field to determine diabetes, periodontal disease, etc.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods의 XRD 그래프 및 SEM사진이다. Figure 2 is an XRD graph and SEM photo of Zn(OH)F nanorods according to an embodiment of the present invention.

상기 XRD그래프는 X선 회절계(X-ray diffraction) 으로서 Zn (OH) F 의 상을 특성화 하는데 사용된다. The XRD graph is an X-ray diffraction meter and is used to characterize the phase of Zn (OH) F.

상기 SEM 사진은 주사 전자 현미경으로서 재료의 형태를 분석하는데 사용된다. The SEM image is used to analyze the morphology of the material using a scanning electron microscope.

상기 도 2 (a)를 참조하면, 도 2 (a)의 XRD 스펙트럼은 Zn(OH)F 나노 로드에 의해 센서가 NO2 가스를 고감도로 감지하는 것을 확인할 수 있는 Zn(OH)F 스펙트럼이다. Referring to FIG. 2(a), the XRD spectrum in FIG. 2(a) is a Zn(OH)F spectrum that confirms that the sensor detects NO 2 gas with high sensitivity by the Zn(OH)F nanorod.

또한 상기 도 2 (b)를 참조하면, 상기 Co(OH) F, Zn(OH)F 은 나노로드(nanorod)형태 인 것을 확인 할 수 있다. Also, referring to FIG. 2(b), it can be seen that the Co(OH) F and Zn(OH)F are in the form of nanorods.

또한, Zn(OH)F 의 길이는 1 μm 내지 3 μm 범위를 포함할 수 있다.Additionally, the length of Zn(OH)F may range from 1 μm to 3 μm.

상기 Co(OH)F 및 Zn(OH)F 를 나노 크기로 제조한 이유는 표면적을 넓게 하여 반응의 효율성을 높이기 위해서이다. The reason why the Co(OH)F and Zn(OH)F were manufactured in nano size was to increase the efficiency of the reaction by increasing the surface area.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures의 XRD 그래프 및 SEM사진이다. Figure 3 is an XRD graph and SEM photo of Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures according to an embodiment of the present invention.

상기 상기 도 3 (a)를 참조하면, 도 3 (a)의 XRD 스펙트럼은 Co(OH)F/Zn(OH)F 이질 구조(heterostructures)에 의해 센서가 아세톤 가스를 고감도로 감지하는 것을 확인할 수 있는 Co(OH)F/Zn(OH)F 스펙트럼이다.Referring to FIG. 3(a), the XRD spectrum in FIG. 3(a) confirms that the sensor detects acetone gas with high sensitivity due to Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures. This is the Co(OH)F/Zn(OH)F spectrum.

상기 이질 구조(heterostructure)는 한 물질 내부가 여러 이질 접합의 조합으로 이루어진 구조를 의미할 수 있다. The heterostructure may mean a structure composed of a combination of several heterojunctions inside one material.

또한, 상기 도3 (b)를 참조하면, 상기 도 2 (b)의 Co(OH)F/Zn(OH)F는 나노로드와 플라워가 혼합한 형태인 것을 확인 할 수 있다. Additionally, referring to FIG. 3(b), it can be seen that Co(OH)F/Zn(OH)F of FIG. 2(b) is a mixture of nanorods and flowers.

상기 Co(OH)F/Zn(OH)F 직경은 4 μm 내지 5 μm 범위를 포함할 수 있다.The Co(OH)F/Zn(OH)F diameter may range from 4 μm to 5 μm.

도 4 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) Zn(OH)F nanorods와 ZnO 물질 기반 가스 센서의 이산화질소 가스에 대한 작동 온도별 감도, (b) Zn(OH)F nanorods의 이산화질소 농도 변화에 따른 감도, (c) Zn(OH)F nanorods의 가스 종류에 따른 감도 그래프이다.Figure 4 shows (a) the sensitivity of Zn(OH)F nanorods and ZnO material-based gas sensors to nitrogen dioxide gas according to an embodiment of the present invention, and (b) the change in nitrogen dioxide concentration of Zn(OH)F nanorods. Sensitivity according to gas type, (c) Sensitivity graph according to gas type of Zn(OH)F nanorods.

상기 도 4 (a)는 (a) Zn(OH)F nanorods와 ZnO 물질 기반 이산화질소 가스 센서의 이산화질소 가스에 대한 작동 온도별 감도를 나타내는 그래프이다. FIG. 4 (a) is a graph showing the sensitivity of the nitrogen dioxide gas sensor based on (a) Zn(OH)F nanorods and ZnO material to nitrogen dioxide gas by operating temperature.

상기 도 4 (a)를 참조하면, Zn(OH)F nanorods와 ZnO 물질은 이산화질소를 선택적으로 감지하고 작동 온도가 100°C이하인 경우 이산화질소 가스에 대한 감도가 높은 것을 확인할 수 있으며, 작동 온도가 150°C이상인 경우에 이산화질소 가스에 대한 감도가 낮은 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4 (a), it can be seen that Zn(OH)F nanorods and ZnO material selectively detect nitrogen dioxide and have high sensitivity to nitrogen dioxide gas when the operating temperature is 100°C or less. It can be seen that sensitivity to nitrogen dioxide gas is low when the temperature is above °C.

이로써 Zn(OH)F 나노 로드(nanorods)는 ZnO보다 이산화질소 가스에 대해 감도가 높은 것을 확인할 수 있고, Zn(OH)F 나노 로드(nanorods)가 150°C 이상의 고온에 노출된 경우 감도가 감소하는 것을 확인 할 수 있다. This confirms that Zn(OH)F nanorods are more sensitive to nitrogen dioxide gas than ZnO, and that sensitivity decreases when Zn(OH)F nanorods are exposed to high temperatures above 150°C. You can check that.

상기 도 4 (b)는 (b) Zn(OH)F nanorods의 이산화질소 농도 변화에 따른 감도를 나타내는 그래프이다. FIG. 4 (b) is a graph showing the sensitivity of Zn(OH)F nanorods (b) according to changes in nitrogen dioxide concentration.

상기 도 4 (b)를 참조하면, Zn(OH)F nanorods는 저농도에서도 감지를 할 수 있으며, 농도가 증가함에 따라 감도도 증가하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4(b), it can be seen that Zn(OH)F nanorods can detect even at low concentrations, and that sensitivity increases as the concentration increases.

상기 도 4 (c) 는 Zn(OH)F nanorods의 가스 종류에 따른 감도 그래프이다.FIG. 4 (c) is a graph of the sensitivity of Zn(OH)F nanorods according to gas type.

상기 도 4 (c)를 참조하면, 상기 Zn(OH)F nanorods 는 이산화질소(NO2), 수소(H2), 에탄올(C2H5OH), 암모니아(NH3), 톨루엔(C6H5CH3), 아세톤(CH3COCH3) 에 대한 특성을 확인 할 수 있다.Referring to FIG. 4 (c), the Zn(OH)F nanorods are nitrogen dioxide (NO 2 ), hydrogen (H 2 ), ethanol (C 2 H 5 OH), ammonia (NH 3 ), and toluene (C 6 H). The properties of 5 CH 3 ) and acetone (CH 3 COCH 3 ) can be confirmed.

또한, 상기 Zn(OH)F nanorods 는 상기 이산화질소(NO2), 수소(H2), 에탄올(C2H5OH), 암모니아(NH3), 톨루엔(C6H5CH3), 아세톤(CH3COCH3) 에 대비하여 이산화질소(NO2)를 선택적으로 감지할 수 있는 것을 확인 할 수 있다. In addition, the Zn(OH)F nanorods are nitrogen dioxide (NO 2 ), hydrogen (H 2 ), ethanol (C 2 H 5 OH), ammonia (NH 3 ), toluene (C 6 H 5 CH 3 ), and acetone ( It can be confirmed that nitrogen dioxide (NO 2 ) can be selectively detected compared to CH 3 COCH 3 ).

이때, 상기 이산화질소(NO2) 가스가 1.3ppm일 때 60이상의 Rg/Ra값을 나타내도 있으므로 저농도의 이산화질소에 대해 감도가 높은 것을 확인 할 수 있다. At this time, when the nitrogen dioxide (NO 2 ) gas is 1.3 ppm, it shows an Rg/Ra value of over 60, so it can be confirmed that the sensitivity to low concentrations of nitrogen dioxide is high.

또한, 상기 금속 플루오린화 수산화물은 가스와 접촉 하면 저항이 변화되도록 상기 가스센서 가스감지층에 상기 금속 플루오린화 수산화물이 코팅되어 형성될 수 있다. Additionally, the metal fluoride hydroxide may be formed by coating the gas sensing layer of the gas sensor so that resistance changes when it comes into contact with gas.

상기 플루오린은 가스 센서에 코팅된 물질 자체의 저항을 낮추어 흡착된 산소이온들과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응할 때 반응의 감도를 높인다.The fluorine lowers the resistance of the material coated on the gas sensor itself and increases the sensitivity of the reaction when adsorbed oxygen ions react with acetone or nitrogen dioxide gas.

높은 전기음성도를 갖는 플루오린은 촉매적인 역할을 하여 상기 플루오린은 가스센서에 포함된 물질의 루이스 산도를 높이고, 해당 감지 물질이 산소 흡착 또는 가스 감지 시 전자를 제공하는 반응이 잘 일어나도록 한다. Fluorine, which has high electronegativity, plays a catalytic role. The fluorine increases the Lewis acidity of the material included in the gas sensor and allows the sensing material to easily provide electrons when adsorbing oxygen or detecting gas. .

상기 플루오린은 표면결함을 보호하고 재료의 캐리어 트래핑을 줄일 수 있다. The fluorine can protect surface defects and reduce carrier trapping of the material.

또한, 상기 플루오린이 포함된 Zn(OH)F 나노 로드 기반 센서는 캐리어 트래핑이 낮으면 작동 온도 100°C에서 기존의 가스센서에 적용되었던, caltrop형태의 ZnO 기반 센서의 저항 (10MOhm이상)에 비해 초기 저항이 100kOhm 미만으로 낮아 질 수 있다.In addition, the fluorine-containing Zn(OH)F nanorod-based sensor has low carrier trapping compared to the resistance (more than 10MOhm) of the caltrop-type ZnO-based sensor applied to the existing gas sensor at an operating temperature of 100°C. Initial resistance can be lowered to less than 100kOhm.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 (a) Co(OH)F, Zn(OH)F, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1, 1:1, 1:3) 물질 기반 가스 센서의 아세톤 가스에 대한 작동온도별 감도 (b) Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) 물질 기반 가스센서의 아세톤 농도 변화에 따른 감도, (c) Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1)물질 기반 가스센서 가스 종류에 따른 감도 그래프이다. Figure 5 shows (a) Co(OH)F, Zn(OH)F, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1, 1:1, 1:3) according to an embodiment of the present invention. ) Sensitivity of material-based gas sensor to acetone gas by operating temperature (b) Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) Sensitivity of material-based gas sensor to acetone concentration change, (c) Co (OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) This is a sensitivity graph according to the gas type of the material-based gas sensor.

도 5 (a)는 (a) Co(OH)F, Zn(OH)F, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1, 1:1, 1:3) 물질 기반 가스 센서의 아세톤 가스에 대한 작동온도별 감도를 나타내는 그래프이다. Figure 5 (a) shows (a) Co(OH)F, Zn(OH)F, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1, 1:1, 1:3) material-based gas sensor. This is a graph showing the sensitivity to acetone gas by operating temperature.

상기 도 5 (a)에서 Co(OH)F는 파란색 빗금, Zn(OH)F는 분홍색 빗금, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) 은 노란색 빗금, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:1)은 흰색, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:3)은 초록색 빗금을 나타낸다. In Figure 5 (a), Co(OH)F is blue hatched, Zn(OH)F is pink hatched, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) is yellow hatched, and Co(OH) F/Zn(OH)F heterostructures (1:1) are shaded in white, and Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:3) are shaded in green.

상기 도 5 (a)를 참조하면, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C에서 각각의 물질이 도포된 가스센서의 가스감지를 나타내는 그래프이고, 50°C, 100°C 일때는 Co(OH)F, Zn(OH)F, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1), Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:1), Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:3) 물질 모두 유사한 감도를 나타내는 것을 확인 할 수 있다.Referring to Figure 5 (a), it is a graph showing gas detection by a gas sensor coated with each material at 50°C, 100°C, 150°C, and 200°C, and at 50°C and 100°C is Co(OH)F, Zn(OH)F, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1), Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:1), Co It can be seen that all (OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:3) materials exhibit similar sensitivity.

또한, 150°C은 Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1)가 가장 높은 감도를 나타내고, 그 다음으로는 Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:1), Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:3), Co(OH)F, Zn(OH)F 순으로 높은 강도를 나타내고 있다. Additionally, at 150°C, Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) showed the highest sensitivity, followed by Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:1). ), Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (1:3), Co(OH)F, and Zn(OH)F show the highest strength in that order.

또한, 도 5 (b)는 Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) 물질 기반 가스센서의 아세톤 농도 변화에 따른 감도를 나타내는 그래프이다. In addition, Figure 5 (b) is a graph showing the sensitivity of a gas sensor based on Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) according to changes in acetone concentration.

이때, resistance의 단위는 MOhm이고 106 Ohm(옴)이다. At this time, the unit of resistance is MOhm and is 10 6 Ohm.

상기 도 5 (b)를 참조 하면, 약 500초에 5ppm에서 가장 높은 저항을 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 5(b), the highest resistance can be shown at 5 ppm in about 500 seconds.

또한, 시간이 지날수록 아세톤의 농도가 감소할수록 저항이 감소하는 것을 확인 할 수 있다. Additionally, it can be seen that the resistance decreases as the concentration of acetone decreases over time.

이때, 상기 도 5 (b)를 참조 하면 0.25ppm에서도 저항을 감지할 수 있음을 확인 할 수 있다. At this time, referring to Figure 5 (b), it can be confirmed that resistance can be detected even at 0.25 ppm.

도 5 (c) Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) 물질 기반 가스센서 가스 종류에 따른 감도 그래프이다. Figure 5 (c) Sensitivity graph according to gas type of gas sensor based on Co(OH)F/Zn(OH)F heterostructures (3:1) material.

상기 도 5 (c)를 참조하면, 이산화질소(NO2), 수소(H2), 에탄올(C2H5OH), 암모니아(NH3), 톨루엔(C6H5CH3), 아세톤(CH3COCH3) 에 대해 반응 하는 것을 확인 할 수 있고, 그 중에서 아세톤(CH3COCH3)에 대해 가장 높은 감도를 나타내는 것을 확인 할 수 있다. Referring to FIG. 5 (c), nitrogen dioxide (NO 2 ), hydrogen (H 2 ), ethanol (C 2 H 5 OH), ammonia (NH 3 ), toluene (C 6 H 5 CH 3 ), acetone (CH It can be confirmed that it reacts to 3 COCH 3 ), and among them, it can be confirmed that it shows the highest sensitivity to acetone (CH 3 COCH 3 ).

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods 및 ZnO caltrop-like 의 합성 프로세스를 나타내는 개념도이다.Figure 6 is a conceptual diagram showing the synthesis process of Zn(OH)F nanorods and ZnO caltrop-like according to an embodiment of the present invention.

상기 금속 플루오린화 수산화물은 마이크로파를 활용한 수열 합성 방법을 통해 제조될 수 있다. The metal fluoride hydroxide can be produced through a hydrothermal synthesis method using microwaves.

본 발명의 일 실시예로서 Zn(OH)F 의 제조방법은 다음과 같다. As an embodiment of the present invention, the manufacturing method of Zn(OH)F is as follows.

먼저, 5mmol의 질산 아연 6 수화물 (Zn(NO3)2 · 6H2O)과 5mmol의 암모늄 플루오라이드(NH4F) 및 1mmol의 수산화 나트륨(NaOH)을 18.5 mL의 증류수에 첨가한다. First, 5 mmol of zinc nitrate hexahydrate (Zn(NO 3 ) 2 6H 2 O), 5 mmol of ammonium fluoride (NH 4 F), and 1 mmol of sodium hydroxide (NaOH) are added to 18.5 mL of distilled water.

다음으로, 상기 용액을 10분간 섞고, 30ml 용량의 바이알에 옮긴다.Next, mix the solution for 10 minutes and transfer it to a 30ml vial.

다음으로, 120 °C에서 20 분 동안 마이크로파 합성 반응기에서 반응한다. (Anton Paar Monowave 300 이용함)Next, react in a microwave synthesis reactor at 120 °C for 20 min. (Used Anton Paar Monowave 300)

다음으로, 반응기에 있는 최종 솔루션을 자연적으로 55°C까지 냉각시킨다. Next, the final solution in the reactor is naturally cooled to 55°C.

다음으로, 흰색 분말을 여과하고 침전된 흰색 분말을 증류수와 에탄올로 세척한 후, 80 °C 오븐에서 밤새 건조한다.Next, the white powder is filtered, the precipitated white powder is washed with distilled water and ethanol, and then dried in an oven at 80 °C overnight.

상기 마이크로웨이브를 활용한 수열 합성 공정을 진행 하여 낮은 농도의 아세톤 및 이산화질소 가스에 대해 선택적으로 높은 감지 특성을 갖는 Zn(OH)F 의 화학식을 가지는 금속 플루오린화 수산화물을 형성하였다. The hydrothermal synthesis process using the microwave was performed to form a metal fluoride hydroxide with the chemical formula Zn(OH)F, which has high selective detection properties for low concentrations of acetone and nitrogen dioxide gas.

상기 제조예를 참조하면, 암모늄 플루오라이드(NH4F)을 포함하여 반응하면 Zn(OH)F 가 생성되고, 암모늄 플루오라이드(NH4F)를 제외하고 반응하면 ZnO가 생성될 수 있다. Referring to the above preparation example, Zn(OH)F can be produced when the reaction includes ammonium fluoride (NH 4 F), and ZnO can be produced when the reaction excludes ammonium fluoride (NH 4 F).

상기 Zn(OH)F 구조 형성을 위한 메커니즘은 하기의 식(1) 및 식(2) 에서 설명한다. The mechanism for forming the Zn(OH)F structure is explained in Equations (1) and (2) below.

<식(1)><Equation (1)>

Zn2++F- →ZnF+ Zn 2+ +F- →ZnF +

<식 (2)><Equation (2)>

ZnF++OH- →Zn(OH)F ZnF + +OH- →Zn(OH)F

이때, 상기 F-를 제공하는 반응에서 NH4F는 Zn(OH)F 구조를 형성하는 합성 과정에서 중요한 역할을 합니다. At this time, in the reaction providing F-, NH 4 F plays an important role in the synthesis process of forming the Zn(OH)F structure.

상기 마이크로웨이브를 활용한 수열 합성 공정은 기존의 퍼니스 기반 합성이 6 시간이 소요된 것에 비해 20 분까지 합성 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. The hydrothermal synthesis process using the microwave has the effect of shortening the synthesis time to 20 minutes compared to 6 hours for the existing furnace-based synthesis.

이때, 상기 Zn(OH)F는 로드(rod)형태이고, ZnO는 마름쇠(caltrop)형태일 수 있다. At this time, the Zn(OH)F may be in the form of a rod, and ZnO may be in the form of a caltrop.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods 및 ZnO caltrop-like 의 TEM 사진이다. Figure 7 is a TEM image of Zn(OH)F nanorods and ZnO caltrop-like according to an embodiment of the present invention.

상기 도 7을 참조하면, 도 7 (a), (b) 및 (c)는 Zn(OH)F 나노로드(nanorod) 형태와 상기 도 7 (d), (e) 및 (f)는 ZnO의 마름쇠(caltrop-like) 형태를 확인 할 수 있다. Referring to FIG. 7, FIG. 7 (a), (b) and (c) show the Zn(OH)F nanorod form and FIG. 7 (d), (e) and (f) show the form of ZnO. A caltrop-like shape can be identified.

이때, 도 7 (b)와 (e)는 각각 Zn(OH)F 나노로드와 ZnO caltrop-like 의 단결정 성질을 보여줄 수 있다. At this time, Figures 7 (b) and (e) can show the single crystal properties of Zn(OH)F nanorods and ZnO caltrop-like, respectively.

상기 도 7 (b)와 (e)의 단결정은 Zn(OH)F 나노로드는 diaspore구조를, ZnO caltrop-like는 wurtzite 구조를 가지고 있다.In the single crystals shown in Figures 7 (b) and (e), the Zn(OH)F nanorod has a diaspore structure, and the ZnO caltrop-like has a wurtzite structure.

또한, 도 7 (c) 및 (f)는 d 간격이 0.44 및 0.26 nm 인 격자 무늬를 보여줄 수 있다. Additionally, Figures 7(c) and (f) can show lattice fringes with d spacings of 0.44 and 0.26 nm.

상기 d는 Zn(OH)F 나노로드와 ZnO caltrop-like 물질의 가로 폭을 나타낼 수 있다. The d may represent the horizontal width of the Zn(OH)F nanorod and the ZnO caltrop-like material.

이때, 상기 가스 센서는 일반적으로 고온에서 작동하므로 감지 재료의 열 안정성을 보장하는 것이 중요하다. At this time, since the gas sensor generally operates at high temperatures, it is important to ensure the thermal stability of the sensing material.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 따른 Zn(OH)F nanorods 를 250 °C, 350 °C, 450 °C 에서 포스트 어닐링 한 후의 XRD스펙트럼이다. Figure 8 is an XRD spectrum of Zn(OH)F nanorods according to an embodiment of the present invention after post-annealing at 250 °C, 350 °C, and 450 °C.

이때 포스트 어닐링은 마이크로파를 활용한 수열 합성 방법을 통해 제조된 금속 플루오린화 수산화물의 고온에서의 특성을 확인하기 위해 Zn(OH)F 나노 로드를 250°C, 350°C 및 450 °C에서 2시간 동안 어닐링 하는 것을 의미한다.At this time, post-annealing was performed on Zn(OH)F nanorods at 250°C, 350°C, and 450°C for 2 hours to confirm the high-temperature properties of metal fluoride hydroxide prepared through a hydrothermal synthesis method using microwaves. This means annealing during

또한, 상기 어닐링은 금속 등 내부의 변형을 바로잡기 위하여 일정 온도까지 가열했다가 서서히 식히는 열처리 방법을 의미한다. In addition, the annealing refers to a heat treatment method of heating to a certain temperature and then slowly cooling to correct internal deformation of metal, etc.

도 8을 참조하면, 상기 250 ° C에서 어닐링 된 Zn(OH)F 나노로드의 스펙트럼은 원시 샘플의 스펙트럼과 거의 동일하게 유지되는 반면 450 ° C에서 어닐링 된 샘플의 스펙트럼은 ZnO의 스펙트럼으로 완전히 변환되는 것을 확인 할 수 있다. Referring to Figure 8, the spectrum of the Zn(OH)F nanorods annealed at 250 °C remains almost the same as that of the pristine sample, while the spectrum of the sample annealed at 450 °C is completely converted to that of ZnO. You can check that it works.

또한, 350 ° C에서 열처리 된 Zn(OH)F의 스펙트럼은 Zn(OH)F와 ZnO 사이의 중간 상태를 나타내며, 이는 재료가 Zn(OH)F에서 ZnO 구조로 진화하고 있음을 의미할 수 있다. Additionally, the spectrum of Zn(OH)F heat-treated at 350 °C shows an intermediate state between Zn(OH)F and ZnO, which may mean that the material is evolving from Zn(OH)F to ZnO structure. .

도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Zn(OH)F nanorods 를 (a) 250 °C, (b) 350 °C, and (c) 450 °C 에서 포스트어닐링 한 후의 SEM 사진이다. Figure 9 is an SEM image of Zn(OH)F nanorods according to an embodiment of the present invention after post-annealing at (a) 250 °C, (b) 350 °C, and (c) 450 °C.

도 9을 참조하면, 어닐링 온도가 증가함에 따라 SEM 및 TEM 분석에 의한 미세 구조 진화를 확인 할 수 있다. Referring to Figure 9, the microstructure evolution can be confirmed by SEM and TEM analysis as the annealing temperature increases.

상기 Zn(OH) nanorods 는 Post-annealing 온도에 관계없이 nanorod 모양으로 남아 있지만, 그림 6 (c)를 참조하면 450°C 에서 어닐링 된 nanorods의 표면에서는 기공이 있는 것을 확인 할 수 있다..The Zn(OH) nanorods remain in the nanorod shape regardless of the post-annealing temperature, but referring to Figure 6 (c), it can be seen that there are pores on the surface of the nanorods annealed at 450°C.

기공은 고온에서 Zn(OH)F의 열분해 후 하기의 식(3) 에 따라 HF 가스가 방출될 수 있다.The pores may emit HF gas according to the following equation (3) after thermal decomposition of Zn(OH)F at high temperature.

<식(3)><Equation (3)>

Zn(OH)F → ZnO+HF ↑ Zn(OH)F → ZnO+HF ↑

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 따른 Zn(OH)F nanorods 를 250 °C, 350 °C, 450 °C 에서 포스트어닐링 한 후의 TEM사진이다.Figure 10 is a TEM photo of Zn(OH)F nanorods according to an embodiment of the present invention after post-annealing at 250 °C, 350 °C, and 450 °C.

상기 TEM 분석은 도 10과 같이 미세 구조 변환에 대한 자세한 내용을 보여줄 수 있다. The TEM analysis can show detailed information about the microstructural transformation, as shown in FIG. 10.

이때, 도 10 (a) 내지 (c)는 250°C 에서 어닐링 된 Zn(OH)F 나노로드를 나타낼 수 있다.At this time, Figures 10 (a) to (c) may show Zn(OH)F nanorods annealed at 250°C.

이것은 여전히 단결정 Zn(OH)F 구조를 유지하며, 도 10 (c)와 같이 Zn(OH)F (110) 의 평면을 나타냅니다. It still maintains the single-crystal Zn(OH)F structure, showing a plane of Zn(OH)F (110), as shown in Figure 10 (c).

또한, 도 10 (f) 및 (i)를 참조하면, Zn(OH)F 나노 로드는 350℃ 및 450 ℃ 에서 어닐링 후 열분해로 인해 다 결정질이 된 것을 확인 할 수 있다. Additionally, referring to Figures 10 (f) and (i), it can be seen that the Zn(OH)F nanorods became polycrystalline due to thermal decomposition after annealing at 350°C and 450°C.

또한, 상기 도 10 (d) 내지 (i)를 참조하면, TEM 분석은 350 °C와 450 °C에서 어닐링 된 Zn(OH)F 나노 로드의 다공성 구조를 확인 할 수 있다.In addition, referring to FIGS. 10 (d) to (i), TEM analysis can confirm the porous structure of Zn(OH)F nanorods annealed at 350 °C and 450 °C.

상기 다공성 구조는 상기 식(3) 에 의해 Zn(OH)F 에서 Zn(OH)F가 분해되고 HF이 날아가서 생성 될 수 있다. The porous structure can be created by decomposing Zn(OH)F and HF flying away from Zn(OH)F according to equation (3).

또한, 도 10 (i)을 참조하면, 상기 450 °C에서 포스트 어닐링 된 Zn (OH) F의 d-간격(100,101)은 각각 0.24 및 0.28 nm으로 ZnO의 d-간격 면간 거리에 해당할 수 있다.In addition, referring to Figure 10 (i), the d-spacing (100,101) of Zn (OH) F post-annealed at 450 °C is 0.24 and 0.28 nm, respectively, which may correspond to the d-spacing interplanar distance of ZnO. .

반면에, 도 10 (f)는 350 ° C에서 후 어닐링 된 Zn(OH)F로서 d-간격은 0.25nm이고, XRD 분석에서 확인된 것처럼 재료가 중간상태이기 때문에 어떤 물질의 d 간격 길이인지 확인할 수 없다. On the other hand, Figure 10 (f) is Zn(OH)F post-annealed at 350 °C, and the d-spacing is 0.25 nm. As confirmed by XRD analysis, the material is in an intermediate state, so it is difficult to determine the d-spacing length of the material. I can't.

이를 통해, 상기 Zn(OH)F는 250 °C 이하의 온도에서 안정적인 것을 확인 할 수 있다. Through this, it can be confirmed that the Zn(OH)F is stable at a temperature of 250 °C or lower.

도 11은 250°C, 350°C 및 450 °C에서 어닐링 된 Zn(OH)F 나노로드에서 얻은 F, O 및 Zn의 원자 비율 및 XPS 스펙트럼은 그래프이다.Figure 11 is a graph of the atomic ratios of F, O, and Zn and XPS spectra obtained from Zn(OH)F nanorods annealed at 250 °C, 350 °C, and 450 °C.

상기 도 11 (a)는 포스트어닐링 온도에 대한 원자비율을 나타낸 그래프이고, 상기 도 11 (b)는 Zn(OH)F 및 ZnO의 Zn 2p 그래프이고, 상기 도 11(c)는 Zn(OH)F 및 ZnO의 O 1s 그래프를 나타낸다. Figure 11 (a) is a graph showing the atomic ratio versus post-annealing temperature, Figure 11 (b) is a graph of Zn 2p of Zn(OH)F and ZnO, and Figure 11 (c) is a graph of Zn(OH) Shows the O 1s graph of F and ZnO.

도 11을 참조하면, Zn(OH)F 중에 F 의 원자 비율은 250 °C와 350 °C에서 어닐링 후 유사한 것을 확인 할 수 있다.Referring to Figure 11, it can be seen that the atomic ratio of F in Zn(OH)F is similar after annealing at 250 °C and 350 °C.

반면에, 450°C에서 포스트 어닐링 후 상기 플루오린(F) 농도는 급격히 떨어진다. On the other hand, the fluorine (F) concentration drops sharply after post-annealing at 450°C.

그 이유는 식(3)에서 확인 할 수 있듯이, 450°C 에서 Zn(OH)F내부의 F가 증발 하기 때문이다. The reason is that, as can be seen in equation (3), F inside Zn(OH)F evaporates at 450°C.

<식(3)><Equation (3)>

Zn(OH)F → ZnO+HF ↑ Zn(OH)F → ZnO+HF ↑

또한, 상기 도 11 (b) 및 (c)를 참조하면, 어닐링 온도에 따라 O1s(산소 원자의 1s오비탈) 및 Zn2p (지르코늄 원자의 2p오비탈)의 화학적 상태에 따라서 스펙트럼 진화도를 확인 할 수 있다.In addition, referring to Figures 11 (b) and (c), the spectral evolution can be confirmed according to the chemical states of O1s (1s orbital of oxygen atom) and Zn2p (2p orbital of zirconium atom) depending on annealing temperature. .

도11의 (b)를 참조하면, 상기 O1s의 스펙트럼은 포스트 어닐링 온도가350°C 이상인 경우, 두 개의 하위 피크로 디컨 볼 루트 (스펙트럼 피크가 분리됨) 될 수 있다.Referring to (b) of FIG. 11, the spectrum of O1s can be deconvoluted into two sub-peaks (the spectral peaks are separated) when the post-annealing temperature is 350°C or higher.

즉, 약 530.0 eV에서 Zn-O 결합에 해당하는 피크와 약 531.6 eV에서 Zn-OH에 해당하는 피크 두개로 디컨 볼루트(deconvolute) 될 수 있다. That is, it can be deconvolute into two peaks: a peak corresponding to the Zn-O bond at about 530.0 eV and a peak corresponding to the Zn-OH bond at about 531.6 eV.

그 이유는, 원시 및 250 °C 어닐링 된 샘플의 스펙트럼은 Zn-OH 결합만을 나타내는 반면, ZnO구조에서는 Zn-O 결합에 대응하는 피크를 350 °C 에서 포스트 어닐링 된 샘플의 스펙트럼에 나타날 수 있기 때문이다. This is because the spectra of the raw and 250 °C annealed samples show only Zn-OH bonds, whereas in the ZnO structure, peaks corresponding to Zn-O bonds can appear in the spectrum of the sample post-annealed at 350 °C. am.

또한, 450 °C에서 어닐링 된 샘플의 스펙트럼의 Zn-OH 결합은 Zn(OH)F에서 ZnO 로 완전히 변환되기 때문에 ZnO 샘플의 스펙트럼 양상과 유사하다. Additionally, the Zn-OH bond in the spectrum of the sample annealed at 450 °C is similar to that of the ZnO sample because it is completely converted from Zn(OH)F to ZnO.

또한 도 11의 (b)를 참조하면, Zn 2p 피크 위치는 350 °C 및 450 °C에서 포스트 어닐링 후 높은 결합 에너지에서 낮은 결합 에너지로 이동 할 수 있다. Also, referring to (b) of Figure 11, the Zn 2p peak position can shift from high binding energy to low binding energy after post-annealing at 350 °C and 450 °C.

이때, 상기 도 11(b)의 Zn-O 결합의 피크는 커지고 Zn-OH 결합의 피크는 낮아 지므로 높은 결합 에너지에서 낮은 결합 에너지로 이동 하는 것을 확인 할 수 있다.At this time, the peak of the Zn-O bond in FIG. 11(b) increases and the peak of the Zn-OH bond decreases, so it can be confirmed that there is a shift from high binding energy to low binding energy.

즉, 상기 도 11 (c) 의 XPS 분석은 Zn(OH)F 구조가 250 °C에서 포스트 어닐링된 경우 Zn(OH)F 구조가 유지되고 350 °C에서 변환되기 시작하며 450 °C 이상으로 포스트어닐링 한 경우 Zn(OH)F 구조가 ZnO 구조로 완전히 변환되는 것을 확인 할 수 있다. That is, the XPS analysis in FIG. 11 (c) shows that when the Zn(OH)F structure is post-annealed at 250 °C, the Zn(OH)F structure is maintained and begins to transform at 350 °C, and post-annealed above 450 °C. In the case of annealing, it can be confirmed that the Zn(OH)F structure is completely converted to the ZnO structure.

이를 통해 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스센서는 250 °C이하의 온도에서 안정적인 것을 확인 할 수 있다. Through this, it can be confirmed that gas sensors containing metal fluoride hydroxide are stable at temperatures below 250 °C.

도 12는 Zn (OH) F 의 반응 가스에 대한 감지 특성을 나타내는 그래프이다.Figure 12 is a graph showing the detection characteristics of Zn (OH) F for the reaction gas.

상기 가스센서는 50 °C 내지 250 °C 온도에서 작동할 수 있다. The gas sensor can operate at temperatures between 50 °C and 250 °C.

상기 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스센서는 수소(H2), 에탄올(C2H5OH), 암모니아(NH3), 톨루엔(C6H5CH3), 아세톤(CH3COCH3)에 대비하여 이산화질소(NO2)를 선택적으로 감지할 수 있다.The gas sensor containing the metal fluoride hydroxide is capable of detecting hydrogen (H 2 ), ethanol (C 2 H 5 OH), ammonia (NH 3 ), toluene (C 6 H 5 CH 3 ), and acetone (CH 3 COCH 3 ). In contrast, nitrogen dioxide (NO 2 ) can be selectively detected.

도 12 (a)는 Zn(OH)F 나노 로드가 포함된 가스센서의 시간에 대한 저항 변화를 나타내는 그래프이다. Figure 12 (a) is a graph showing the change in resistance over time of a gas sensor containing Zn(OH)F nanorods.

상기 도 12 (a)를 참조하면, Zn(OH)F 물질은 NO2 가스에 대해 높은 저항 변화를 나타내는 것을 확인 할 수 있다. Referring to FIG. 12 (a), it can be seen that the Zn(OH)F material shows a high resistance change to NO 2 gas.

도 12 (b)는 작동 온도 25°C, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C 및 250°C 에서 Zn(OH)F 나노 로드와 caltrop-like ZnO를 기반으로 하는 센서 간의 NO2 감도 비교를 나타낸다.Figure 12 (b) shows the correlation between sensors based on Zn(OH)F nanorods and caltrop-like ZnO at operating temperatures of 25°C, 50°C, 100°C, 150°C, 200°C, and 250°C. NO 2 sensitivity comparison is shown.

반응 그래프는 전형적인 산 모양을 나타내며 모든 작동온도에서 Zn(OH)F 나노 로드를 포함하는 가스 센서는 NO2에 대한 caltrop-like ZnO 기반 가스 센서보다 훨씬 더 높은 반응을 나타낼 수 있다.The response graph shows a typical mountain shape, and at all operating temperatures, the gas sensor containing Zn(OH)F nanorods can exhibit a much higher response than the caltrop-like ZnO-based gas sensor toward NO 2 .

이때, 상기 Zn(OH)F 나노로드 기반 가스센서의 최적 작동 온도인 100 °C에서의 응답은 약 63.4로, ZnO기반 가스센서의 응답보다 약 8.6 배 높다.At this time, the response at 100 °C, the optimal operating temperature of the Zn(OH)F nanorod-based gas sensor, is about 63.4, which is about 8.6 times higher than the response of the ZnO-based gas sensor.

이를 통해 상기 가스센서는 50 °C 내지 250 °C 온도에서 작동할 수 수 있으며, 최적 작동온도는 100°C 인 것을 확인 할 수 있다. Through this, it can be confirmed that the gas sensor can operate at a temperature of 50 °C to 250 °C, and the optimal operating temperature is 100 °C.

또한, 본 발명의 가스센서는 50 °C 내지 250 °C 온도에서 작동하여 불소를 도핑하는 경우에도 안정적으로 작동할 수 있는 효과가 있다. In addition, the gas sensor of the present invention operates at a temperature of 50 °C to 250 °C and can operate stably even when doped with fluorine.

도12 (c)는 포스트 어닐링 후 Zn(OH)F 샘플의 작동 온도에 대한 NO2 가스 반응을 나타내는 그래프이다.Figure 12 (c) is a graph showing NO 2 gas response to operating temperature of Zn(OH)F sample after post-annealing.

또한, 도12 (c)를 참조하면, 250°C 에서 포스트 어닐링 후 반응은 원시 샘플의 응답과 비슷하지만 포스트 어닐링 온도가 350°C 및 450°C 로 증가하면 NO2 가스에 대한 응답이 급격히 감소하는 것을 확인 할 수 있다. Additionally, referring to Figure 12(c), the response after post-annealing at 250°C is similar to that of the raw sample, but when the post-annealing temperature increases to 350°C and 450°C, the response to NO 2 gas decreases sharply. You can check that it does.

이를 통해 상기 Zn(OH)F 기반의 가스센서는 250 °C 이하의 온도가 최적 온도인 것을 확인 할 수 있다. Through this, it can be confirmed that the optimal temperature for the Zn(OH)F-based gas sensor is below 250 °C.

도 12 (d)는 Zn(OH)F 나노 로드 기반 가스 센서의 NO2 농도 변화에 대한 가스센서의 반응을 나타내는 그래프이다. Figure 12 (d) is a graph showing the response of the gas sensor to the change in NO 2 concentration of the Zn(OH)F nanorod-based gas sensor.

상기 도 12 (d)를 참조하면, Zn(OH)F 기반의 가스센서는 NO2 가스가 저농도일 때 반응을 나타낼 수 있고, NO2 가스의 농도가 증가할수록 반응이 증가하는 것을 확인 할 수 있다.Referring to FIG. 12 (d), the Zn(OH)F-based gas sensor can respond when NO 2 gas is at a low concentration, and it can be confirmed that the response increases as the concentration of NO 2 gas increases. .

도12 (e) 는 Zn(OH)F 기반의 가스센서의 100 °C 에서 이산화질소(NO2), 수소(H2), 에탄올(C2H5OH), 암모니아(NH3), 톨루엔(C6H5CH3), 아세톤(CH3COCH3) 에 대한 반응을 나타내는 그래프이다. Figure 12 (e) shows nitrogen dioxide (NO 2 ), hydrogen (H 2 ), ethanol (C 2 H 5 OH), ammonia (NH 3 ), and toluene (C) at 100 °C of the Zn(OH)F-based gas sensor. This is a graph showing the reaction to 6 H 5 CH 3 ) and acetone (CH 3 COCH 3 ).

상기 도12 (e)는 H2 (5ppm), C2H5OH (10.6ppm), NH3 (10.6ppm), C6H5CH3 (36.2ppm) 및 CH3COCH3 (2.8ppm)의 가스 종에 대한 상기 가스 센서의 높은 선택성을 나타낼 수 있다. Figure 12 (e) shows H 2 (5ppm), C 2 H 5 OH (10.6ppm), NH 3 (10.6ppm), C 6 H 5 CH 3 (36.2ppm) and CH 3 COCH 3 (2.8ppm). This may indicate high selectivity of the gas sensor for gas species.

그림 도12 (e)는 70 일 동안의 시간 경과에 따른 1.3ppm NO2 가스에 대한 Zn(OH)F 나노 로드 기반 가스 센서의 반응을 보여줍니다. Figure 12(e) shows the response of the Zn(OH)F nanorod-based gas sensor to 1.3ppm NO 2 gas over time for 70 days.

그림 도12 (e)를 참조하면, 상기 가스센서의 반응은 21 일이 지나면 30 이하로 떨어진다.Referring to Figure 12(e), the response of the gas sensor drops below 30 after 21 days.

더 긴 작동을 위해 센서의 장기적인 안정성을 향상시키기 위해서 이질 구조(heterostructure)에 의해 젠서의 안정성을 향상시킬 수 있다. The stability of the sensor can be improved by heterostructure to improve the long-term stability of the sensor for longer operation.

도 13은 Co(OH)F/Zn(OH)F 이질구조 가스센서의 아세톤 가스 감지에 대한 안정성 그래프이다. Figure 13 is a stability graph for acetone gas detection of the Co(OH)F/Zn(OH)F heterogeneous structure gas sensor.

도 13을 참조하면, Co(OH)F/Zn(OH)F 이질구조 가스센서는 30일이 지나도 가스센서의 감도는 감소하지 않고 90일 에도 높은 감도를 유지하는 것을 확인 할 수 있다. Referring to Figure 13, it can be seen that the sensitivity of the Co(OH)F/Zn(OH)F heterogeneous gas sensor does not decrease even after 30 days and maintains high sensitivity even after 90 days.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스센서를 이용한 가스감지방법을 설명한다. A gas detection method using a gas sensor containing metal fluoride hydroxide according to an embodiment of the present invention will be described.

금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층 표면에 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응하여 저항이 변화되고 상기 변화된 저항을 측정할 수 있다. Oxygen ions adsorbed on the surface of the gas sensing layer containing metal fluoride hydroxide react with acetone or nitrogen dioxide gas to change resistance, and the changed resistance can be measured.

금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스센서를 이용한 가스감지방법은, A gas detection method using a gas sensor containing metal fluoride hydroxide,

금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스센서를 준비하는 단계(S100);Preparing a gas sensor containing metal fluoride hydroxide (S100);

상기 가스센서에 아세톤 또는 이산화질소를 포함한 가스를 투입하여 상기 가스센서에 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스를 반응시키는 단계 (S200); Injecting a gas containing acetone or nitrogen dioxide into the gas sensor to react the oxygen ions adsorbed on the gas sensor with the acetone or nitrogen dioxide gas (S200);

상기 가스센서에서 반응을 함에 따라 증가된 저항을 측정하는 단계 (S300); 를 포함할 수 있다. Measuring resistance increased as the gas sensor reacts (S300); may include.

첫째 단계에서, 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스센서를 준비하는 단계를 포함할 수 있다. (S100)In the first step, it may include preparing a gas sensor containing metal fluoride hydroxide. (S100)

상기 금속 플루오린화 수산화물은 Co(OH)F, Zn(OH)F 및Co(OH)F/Zn(OH)F에서 선택된 1종을 포함 할 수 있다. The metal fluoride hydroxide may include one selected from Co(OH)F, Zn(OH)F, and Co(OH)F/Zn(OH)F.

또한, 상기 Co(OH)F/Zn(OH)F 는 이질 구조(heterostructure)인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the Co(OH)F/Zn(OH)F may be characterized as having a heterostructure.

상기 Co(OH)F/Zn(OH)F 는 이질 구조(heterostructure)는 플라워와 나노로드가 혼합된 형태일 수 있다.The heterostructure of Co(OH)F/Zn(OH)F may be a mixture of flowers and nanorods.

둘째 단계에서, 상기 가스센서에 아세톤 또는 이산화질소를 포함한 가스를 투입하여 상기 가스센서에 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스를 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. (S200) In the second step, a gas containing acetone or nitrogen dioxide may be introduced into the gas sensor to react with the oxygen ions adsorbed on the gas sensor and the acetone or nitrogen dioxide gas. (S200)

상기 산소 이온을 흡착시키는 단계는 하기의 식(4) 에 따라 나타낼 수 있다. The step of adsorbing oxygen ions can be expressed according to equation (4) below.

<식 (4)><Equation (4)>

O2(gas) + 2e- → 2O-(ads) O 2 (gas) + 2e- → 2O-(ads)

이때, 상기 산소 이온을 흡착시키는 단계는 산소를 포함한 가스가 투입 되고 금속 플루오린화 수산화물이 전달한 전자와 반응을 하여 산소 이온이 가스센서에 흡착할 수 있다. At this time, in the step of adsorbing oxygen ions, a gas containing oxygen is introduced and reacts with electrons transferred by metal fluoride hydroxide, so that oxygen ions can be adsorbed to the gas sensor.

상기 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스를 반응시키는 단계는 하기 식 (5) 및 식 (6)에 의해 나타낼 수 있다. The step of reacting the adsorbed oxygen ions with acetone or nitrogen dioxide gas can be expressed by the following equations (5) and (6).

<식 (5)><Equation (5)>

NO2(ads) + e-→ NO2 - (ads) NO 2 (ads) + e - → NO 2 - (ads)

<식 (6)><Equation (6)>

NO2 - (ads)+O-(ads)+2e- → NO(gas)+2O2-(ads) NO 2 - (ads)+O - (ads)+2e - → NO(gas)+2O 2- (ads)

상기 이산화질소를 포함한 가스가 투입되면 식 (5)에서와 같이 금속 플루오린화 수산화물이 전달한 전자와 반응을 하여 이산화질소 이온이 가스센서에 흡착할 수 있다. When the gas containing nitrogen dioxide is introduced, it reacts with the electrons transferred by the metal fluoride hydroxide as shown in equation (5), and nitrogen dioxide ions can be adsorbed to the gas sensor.

상기 Zn(OH)F 에서 전자를 추출하면 산소 및 이산화질소 분자가 이온화되고 흡착된 이산화질소 이온과 산소 이온은 감지 물질 Zn(OH)F 에서 전자를 더 빼내어 일산화 질소 가스(NO)를 생성할 수 있다. When electrons are extracted from the Zn(OH)F, oxygen and nitrogen dioxide molecules are ionized, and the adsorbed nitrogen dioxide ions and oxygen ions can further extract electrons from the sensing material Zn(OH)F to generate nitrogen monoxide gas (NO).

상기 흡착된 이산화질소 이온은 산소 이온과 반응하며 감지 물질 Zn(OH)F에서 전자를 빼내어 가스센서의 저항을 증가시킬 수 있다.The adsorbed nitrogen dioxide ions react with oxygen ions and remove electrons from the sensing material Zn(OH)F, thereby increasing the resistance of the gas sensor.

셋째 단계에서, 상기 가스센서에서 반응을 함에 따라 이동한 전자가 저항을 증가시키고 상기 증가된 저항을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. (S300) In the third step, the electrons that move as the gas sensor reacts increase resistance and may include measuring the increased resistance. (S300)

이때, 상기 저항을 측정하는 단계에서,At this time, in the step of measuring the resistance,

상기 플루오린은 가스 센서에 코팅된 물질 자체의 저항을 낮추어 흡착된 산소 이온들과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응할 때 반응의 감도를 높일 수 있다. The fluorine can lower the resistance of the material coated on the gas sensor and increase the sensitivity of the reaction when adsorbed oxygen ions react with acetone or nitrogen dioxide gas.

이때, 상기 Zn(OH)F 나노 로드의 플루오린(F) 이온에 의해 가스 센서의 NO2 감지 응답이 향상 될 수 있다. At this time, the NO 2 detection response of the gas sensor can be improved by the fluorine (F) ions of the Zn(OH)F nanorods.

상기 플루오린(F)은 표면 결함을 보호하여 재료의 캐리어 트래핑을 줄일 수 있다. The fluorine (F) can reduce carrier trapping of the material by protecting surface defects.

상기 Zn(OH)F 나노 로드 기반 가스 센서는 캐리어 트래핑이 낮으면 작동 온도 100°C 에서 저항이10MOhm 이상인 ZnO 기반 센서보다 주변 저항을 100kOhm 미만으로 낮출 수 있다.If the Zn(OH)F nanorod-based gas sensor has low carrier trapping, the peripheral resistance can be lowered to less than 100kOhm than the ZnO-based sensor, which has a resistance of 10MOhm or more at an operating temperature of 100°C.

결정 계에 위치한 결함에 의한 캐리어 트래핑은 전하 축적 및 이를 가로 지르는 추가적인 전하 수송을 방해하는 전위 장벽의 형성을 초래한다.Carrier trapping by defects located in the crystal system results in charge accumulation and the formation of a dislocation barrier that impedes further charge transport across it.

이때, 상기 캐리어 트래핑이 낮으면 전하의 축적 및 수송을 방해하는 전위 장벽 형성을 방지할 수 있다. At this time, if the carrier trapping is low, the formation of a potential barrier that hinders the accumulation and transport of charges can be prevented.

상기 Zn(OH)F 나노 로드의 낮은 저항은 산화 반응에 유익하여 저항 증가량을 최대화 할 수 있다. The low resistance of the Zn(OH)F nanorods is beneficial to the oxidation reaction and can maximize the increase in resistance.

즉, 상기 Zn(OH)F은 상기 플루오린(F)은 캐리어 트래핑을 낮추어 표면 결함을 보호할 수 있고, 가스 센서에 코팅된 물질 자체의 저항을 낮추어 흡착된 산소 이온들과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응할 때 반응의 감도를 높일 수 있다. In other words, the Zn(OH)F fluorine (F) can protect surface defects by lowering carrier trapping, and lowers the resistance of the material itself coated on the gas sensor, preventing the adsorbed oxygen ions and acetone or nitrogen dioxide gas from When reacting, the sensitivity of the reaction can be increased.

제조예Manufacturing example

먼저, 5mmol의 질산 아연 6 수화물 (Zn(NO3)2 · 6H2O), 5mmol의 암모늄 플루오라이드(NH4F) 및 1mmol의 수산화 나트륨(NaOH)을 18.5 mL의 증류수에 첨가한다. First, 5 mmol of zinc nitrate hexahydrate (Zn(NO 3 ) 2 6H 2 O), 5 mmol of ammonium fluoride (NH 4 F) and 1 mmol of sodium hydroxide (NaOH) are added to 18.5 mL of distilled water.

다음으로, 상기 용액을10 분간 섞고, 30ml 용량의 바이알에 옮긴다.Next, mix the solution for 10 minutes and transfer it to a 30ml vial.

다음으로, 120 °C에서 20 분 동안 마이크로파 합성 반응기에서 반응한다. (Anton Paar Monowave 300 이용함)Next, react in a microwave synthesis reactor at 120 °C for 20 min. (Used Anton Paar Monowave 300)

다음으로, 반응기에 있는 최종 솔루션을 자연적으로 55°C까지 냉각시킨다. Next, the final solution in the reactor is naturally cooled to 55°C.

다음으로, 흰색 분말은 여과하고 침전 흰색 분말을 증류수와 에탄올로 세척한 후, 80 °C 오븐에서 밤새 건조한다.Next, the white powder is filtered, the precipitated white powder is washed with distilled water and ethanol, and then dried in an oven at 80 °C overnight.

상기 마이크로웨이브를 활용한 수열 합성 공정을 진행 하여 낮은 농도의 아세톤 및 이산화질소 가스에 대해 선택적으로 높은 감지 특성을 갖는 Zn(OH)F 의 화학식을 가지는 금속 플루오린화 수산화물을 형성하였다. The hydrothermal synthesis process using the microwave was performed to form a metal fluoride hydroxide with the chemical formula Zn(OH)F, which has high selective detection properties for low concentrations of acetone and nitrogen dioxide gas.

실험예Experiment example

상기 제조예에 의해 형성된 상기 Zn(OH)F은 아세톤 및 이산화질소 가스에 대해 선택적으로 높은 감지 특성을 가질 수 있다. The Zn(OH)F formed according to the above preparation example may have selectively high sensing characteristics for acetone and nitrogen dioxide gas.

상기 아세톤 및 이산화질소 가스의 선택적으로 높은 감지 특성 및 상기 가스센서의 적정 온도 특성을 연구하기 위해서, 포스트 어닐링 (post annealing) 공정을 진행한다. In order to study the selectively high detection characteristics of the acetone and nitrogen dioxide gases and the appropriate temperature characteristics of the gas sensor, a post annealing process is performed.

상기 포스트 어닐링은Zn(OH)F의 특성에 대한 효과를 미칠 수 있다.The post-annealing may have an effect on the properties of Zn(OH)F.

먼저, 금속 플루오린화 수산화물 나노 로드 Zn(OH)F 분말을 준비한다.First, prepare metal fluoride hydroxide nanorod Zn(OH)F powder.

다음으로, 퍼니스에 투입한 후 250°C, 350°C 및 450 °C 온도에서 2시간동안 어닐링 한다. Next, it is placed in the furnace and annealed at temperatures of 250°C, 350°C, and 450°C for 2 hours.

이때, 350 C보다 높은 온도에서의 포스트 어닐링은 독성 HF 가스가 부산물로 방출될 수 있기 대문에 소규모로, 또는 흄 후드에서 수행되어야 한다.At this time, post-annealing at a temperature higher than 350 C must be performed on a small scale or in a fume hood because toxic HF gas may be released as a by-product.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (12)

금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층을 포함하고,
상기 가스감지층은 아세톤 또는 이산화질소 가스를 선택적으로 감지하되,
상기 금속 플루오린화 수산화물은 Co(OH)F 나노로드, 또는 Zn(OH)F 나노로드와 Co(OH)F플라워가 혼합한 형태인 Co(OH)F/Zn(OH)F를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서.
It includes a gas sensing layer containing metal fluoride hydroxide,
The gas sensing layer selectively detects acetone or nitrogen dioxide gas,
The metal fluoride hydroxide is characterized in that it contains Co(OH)F nanorods, or Co(OH)F/Zn(OH)F, which is a mixture of Zn(OH)F nanorods and Co(OH)F flowers. gas sensor.
제1항에 있어서,
상기 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층은 표면에 흡착된 산소 이온과 상기 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응하여 저항이 변화되는 것을 특징으로 하는 가스센서.
According to paragraph 1,
A gas sensor, wherein the gas sensing layer containing the metal fluoride hydroxide changes resistance by reacting the oxygen ions adsorbed on the surface with the acetone or nitrogen dioxide gas.
제1항에 있어서,
상기 금속 플루오린화 수산화물에서 플루오린은 가스 센서에 코팅된 물질 자체의 저항을 낮추어 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응할 때 반응의 감도를 높이는 것을 특징으로 하는 가스센서.
According to paragraph 1,
In the metal fluoride hydroxide, fluorine lowers the resistance of the material coated on the gas sensor itself, thereby increasing the sensitivity of the reaction when adsorbed oxygen ions react with acetone or nitrogen dioxide gas.
제 1항에 있어서,
상기 가스감지층은 1ppm이하의 아세톤 또는 이산화질소 가스를 감지하는 것을 특징으로 하는 가스센서.
According to clause 1,
A gas sensor characterized in that the gas sensing layer detects acetone or nitrogen dioxide gas of 1 ppm or less.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 금속 플루오린화 수산화물은 마이크로파를 활용한 수열 합성 방법을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 가스센서.
According to clause 1,
A gas sensor, characterized in that the metal fluoride hydroxide is manufactured through a hydrothermal synthesis method using microwaves.
제 1항에 있어서,
상기 가스센서는 50 °C 내지 250 °C 온도에서 작동하는 것을 특징으로 하는 가스센서.
According to clause 1,
The gas sensor is characterized in that it operates at a temperature of 50 °C to 250 °C.
금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층 표면에 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응하여 변화된 저항을 측정하되,
상기 금속 플루오린화 수산화물은 Co(OH)F 나노로드, 또는 Zn(OH)F 나노로드와 Co(OH)F 플라워가 혼합한 형태인 Co(OH)F/Zn(OH)F를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서를 이용한 가스 감지 방법.
Measure the resistance changed by the reaction between oxygen ions adsorbed on the surface of the gas sensing layer containing metal fluoride hydroxide and acetone or nitrogen dioxide gas,
The metal fluoride hydroxide is characterized in that it contains Co(OH)F/Zn(OH)F, which is a mixture of Co(OH)F nanorods, or Zn(OH)F nanorods and Co(OH)F flowers. Gas detection method using a gas sensor.
제 8항에 있어서,
상기 금속 플루오린화 수산화물을 포함하는 가스감지층 표면에 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응하는 경우 상기 가스센서의 저항이 증가하는 것을 특징으로 하는 가스센서를 이용한 가스 감지 방법.
According to clause 8,
A gas sensing method using a gas sensor, wherein the resistance of the gas sensor increases when oxygen ions adsorbed on the surface of the gas sensing layer containing the metal fluoride hydroxide react with acetone or nitrogen dioxide gas.
삭제delete 제 8항에 있어서,
상기 금속 플루오린화 수산화물의 상기 플루오린은 가스 센서에 코팅된 물질 자체의 저항을 낮추어 흡착된 산소 이온과 아세톤 또는 이산화질소 가스가 반응할 때 반응의 감도를 높이는 것을 특징으로 하는 가스센서를 이용한 가스감지방법.
According to clause 8,
A gas detection method using a gas sensor, characterized in that the fluorine of the metal fluoride hydroxide lowers the resistance of the material itself coated on the gas sensor, thereby increasing the sensitivity of the reaction when adsorbed oxygen ions react with acetone or nitrogen dioxide gas. .
제 8항에 있어서,
상기 가스센서는 50 °C 내지 250 °C 온도에서 작동하는 것을 특징으로 하는 가스센서를 이용한 가스감지방법.
According to clause 8,
A gas detection method using a gas sensor, characterized in that the gas sensor operates at a temperature of 50 °C to 250 °C.
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KR102031480B1 (en) * 2018-01-30 2019-10-11 연세대학교 산학협력단 Zinc oxide quantumdot based gas detecting sensor and method for manufacturing the same and gas detecting system comprising the same
KR102042602B1 (en) * 2018-04-02 2019-11-27 연세대학교 산학협력단 Exhaled gas analyzer
KR102097051B1 (en) * 2018-05-30 2020-04-03 고려대학교 산학협력단 Gas Detection Complex, Method for Manufacturing the Complex, Gas Sensor Including the Complex and Method for Manufacturing the Sensor
KR102176988B1 (en) * 2019-01-04 2020-11-10 연세대학교 산학협력단 A Gas sensor containing Carbon-doped Tungsten Oxide nanomaterials and Preparation Method Thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111217387A (en) * 2020-03-30 2020-06-02 山东大学 Three-dimensional flower-like hydroxyl zinc fluoride material, preparation method thereof and application thereof in gas-sensitive detection

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