KR102660536B1 - 중크롬산 이온 검출용 비색 센서, 이를 이용한 비색 검출 방법 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중크롬산 이온 검출용 비색 센서, 이를 이용한 비색 검출 방법 및 이의 제조 방법이 개시된다. 보다 구체적으로, 나노플라워 구조의 금 나노 입자를 포함하는 중크롬산 이온 검출용 비색 센서 이를 이용한 비색 검출 방법 및 이의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 예시적인 구현예들에 따르면, 특히, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)에 대한 선택성, 민감성 및 정량성이 우수하여, 환경오염 시료, 음용수, 화학물질 취급 산업현장 등에서 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 실시간으로 신속하게 검출할 수 있고, 지속적 관리가 가능하며, 높은 안정성을 갖고, 소규모로 제작할 수 있게 하는 중크롬산 이온 검출용 비색 센서, 이를 이용한 비색 검출 방법 및 이의 제조 방법을 제공한다.
Description
본 명세서에는 중크롬산 이온 검출용 비색 센서, 이를 이용한 비색 검출 방법 및 이의 제조 방법이 개시된다. 보다 구체적으로, 나노플라워 구조의 금 나노 입자를 포함하는 중크롬산 이온 검출용 비색 센서 이를 이용한 비색 검출 방법 및 이의 제조 방법이 개시된다.
크롬(VI)은 독성 음이온을 알려져 있으며, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-), 크롬산 이온(CrO4 2-) 등이 있다. 크롬은 주로 전기 도금, 가죽 선탠, 인쇄, 시멘트 및 안료 등에 사용되어 산업폐수에 혼입되는 경우가 있다. 크롬의 위해성은 급성독성과 만성독성으로 구분하고 급성독성으로서는 피부접촉/분진흡입에 의한 피부, 기관, 폐 등에 염증과 궤양 유발하고, 경구적 흡입으로는 구토, 설사, 복통, 경련 및 혼수 등을 야기한다. 만성 독성으로서는 분진흡입에 의한 피부, 호흡기, 간장, 폐암, 피부암, 비중격 천공 및 경구적 흡입에 의한 간염 등의 위험이 있다. 세계보건기구(World Health Organization, WHO)는 음용수 내 크롬의 최대 허용 농도를 50 ㎍/L로 지정하고 있고, 미국 환경청(Environmental Protection Agency, EPA)에 따르면 음용수에 대한 크롬 6가 양이온의 허용기준은 50~100 ppb이다.
이에, 대한민국 공개특허 제10-2002-0038222호에는 크롬폐수의 비색을 판별하는 판별부를 포함하는 크롬 검출 장치를 개시하고 있다. 그러나 환경오염 시료, 음용수, 화학물질 취급 산업현장 등에서 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 실시간으로 신속하게 검출할 수 있고, 지속적 관리가 가능하며, 높은 안정성을 갖고, 소규모로 제작할 수 있게 하는 기술은 전무한 실정이다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 실시간으로 신속하게 검출할 수 있고, 지속적 관리가 가능하며, 높은 안정성을 갖고, 소규모로 제작할 수 있게 하는 중크롬산 이온 검출용 비색 센서, 이를 이용한 비색 검출 방법 및 이의 제조 방법을 제공한다.
일 측면에서, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 나노플라워 구조의 금 나노 입자를 포함하는 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출용 비색 센서를 제공한다.
일 측면에서, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 상기 비색 센서에 검출 대상 시료를 투입하는 투입 단계; 상기 비색 센서 및 검출대상 시료의 반응 단계; 및 상기 비색 센서의 색상 변화에 의해 검출 대상 시료 내의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 검출하는 감지 단계;를 포함하는, 비색 검출 방법을 제공한다.
일 측면에서, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 금 나노 입자의 전구체 용액 및 환원제를 혼합하여 금 나노 입자 나노플라워 시드를 포함하는 용액을 제조하는 단계; 및 상기 금 나노 입자 나노플라워 시드를 포함하는 용액 및 안정화제를 혼합하여 나노플라워 구조의 금 나노 입자를 제조하는 단계;를 포함하는, 비색 센서 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에 따르면, 특히, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)에 대한 선택성, 민감성 및 정량성이 우수하여, 환경오염 시료, 음용수, 화학물질 취급 산업현장 등에서 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 실시간으로 신속하게 검출할 수 있고, 지속적 관리가 가능하며, 높은 안정성을 갖고, 소규모로 제작할 수 있게 하는 중크롬산 이온 검출용 비색 센서, 이를 이용한 비색 검출 방법 및 이의 제조 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 투과전자현미경 사진 및 비색 센서의 색상을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 투과전자현미경 사진을 통한 입자 크기 분포도 및 비색 센서의 색상을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 제타 전위 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 HEPES 농도 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 pH 변화에 따른 색상을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 pH 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 반응 온도 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 반응 시간 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 여러 가지 이온들에 대한 색상을 나타낸 사진이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 여러 가지 이온들에 대한 흡광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 여러 가지 이온들에 대한 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 11a은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 중크롬산 이온 농도 변화에 따른 색상을 나타낸 사진이다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 중크롬산 이온 농도 변화에 따른 흡광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 중크롬산 이온 농도 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 투과전자현미경 사진 및 비색 센서의 색상을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 투과전자현미경 사진을 통한 입자 크기 분포도 및 비색 센서의 색상을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 제타 전위 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 HEPES 농도 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 pH 변화에 따른 색상을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 pH 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 반응 온도 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 반응 시간 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 여러 가지 이온들에 대한 색상을 나타낸 사진이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 여러 가지 이온들에 대한 흡광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 여러 가지 이온들에 대한 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
도 11a은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 중크롬산 이온 농도 변화에 따른 색상을 나타낸 사진이다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 중크롬산 이온 농도 변화에 따른 흡광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 중크롬산 이온 농도 변화에 따른 흡광도의 비를 나타낸 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당해 분야에 종사하는 기술자의 의도, 판례, 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여 여기에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 이해되는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일한 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
수치 범위는 본 발명에 정의된 수치를 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최대의 수치 제한은 낮은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최소의 수치 제한은 더 높은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 높은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 수치 제한은 더 좁은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼, 더 넓은 수치 범위 내의 더 좋은 모든 수치 범위를 포함할 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 단어 “포함하는”, “갖는”, “함유하는”은 포괄적 또는 개방적이고, 추가의 언급되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 본 명세서에 사용된 용어 “또는 이들의 조합물”은 상기 용어에 앞서 열거된 품목들의 모든 순열 및 조합을 지칭한다. 예를 들어, “A, B, C, 또는 이들의 조합물”은 A, B, C, AB, AC, BC 또는 ABC, 및 특별한 문맥에서 순서가 중요한 경우에는 BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC 또는 CAB 중 적어도 1개를 포함하는 것으로 의도된다. 이 예와 함께, 1개 이상의 품목 또는 용어의 반복을 함유하는 조합, 예컨대 BB, AAA, MB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB 등이 포함될 수 있다. 통상의 기술자라면, 문맥상 달리 자명하지 않는 한, 전형적으로 임의의 조합에서 품목 또는 용어의 개수에 제한이 없다는 것을 이해할 것이다.
이하, 본 발명의 예시적인 구현예들을 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 구현예들에 의하여 본 발명이 한정되지 아니함은 자명하다.
중크롬산 이온(Cr
2
O
7
2-
) 검출용 비색 센서
일 측면에서, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 나노플라워 구조의 금 나노 입자(금 나노플라워 입자, gold nanoflower particle, AuNFs)를 포함하는 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출용 비색 센서를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서를 나타낸 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 비색 센서와 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 만나면 금 나노 입자의 응집이 시작된다. 이에 의하여 금 나노 입자는 응집하여 집합체를 형성함으로써 입자 크기가 커지고, 금 나노 입자의 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance, SPR) 현상에 의해 색상 변화를 유발하게 된다. 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 비색 센서 분석법은 이론적으로는 나노 크기 수준의 입자가 흡수된 광파에 의해 나노 입자 표면의 자유전자 진동을 유발하는 원리를 이용한다. 이때, 공명 현상이 나타나서 특정 파장을 방출하고, 입자의 크기, 모양, 종류에 따라서 다양한 색상을 띠게 된다. 그런데, 금속 나노 입자들이 외부 화합물과 결합하는 경우, 나노 입자가 응집(aggregation)되어 입자의 크기가 변하고, 그에 따라 색상이 변화될 수 있으므로, 환경오염 물질을 측정하고 모니터링하는 센서 등에 다양하게 응용될 수 있다.
상기 “나노플라워(nanoflowers)”는 현미경으로 관찰했을 때 꽃과 유사한 형태를 갖는 특정 구성 요소들의 결합체를 지칭하며, 나노부케(nanobouquets) 또는 나노나무(nanotrees)라고 불리기도 한다. 이러한 나노플라워는 길이와 두께가 나노미터 단위로서, 현미경을 통해서만 관찰이 가능하다. 본 발명자는 비색 센서에 나노플라워 구조를 도입함으로써, 유효 작업 면적을 극대화시킬 수 있는 방법을 개발하였다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 금 나노 입자는 표면에 개질제가 결합되어 있지 아니한 비표지(label-free) 금 나노 입자이다. 상기 표현 “비표지(label-free)”는, 금 나노 입자의 표면에 개질제가 실질적으로 프리(free)함을 의미하며, 실질적으로 프리함은 비색 센서 용액의 총 부피에 대해 1 mM 미만, 바람직하게는 0.1 mM 미만, 더욱 바람직하게는, 영(zero)인 농도로 개질제를 함유하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 금 나노 입자의 크기는 30 nm 내지 200 nm이며, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 첨가 시 상기 금 나노 입자의 크기는 200 nm 내지 2000 nm으로 크기 변화가 나타난다. 보다 구체적으로 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 첨가 전 상기 금 나노 입자의 크기는 30 nm 이상, 35 nm 이상, 40 nm 이상, 45 nm 이상, 50 nm 이상, 55 nm 이상, 60 nm 이상, 65 nm 이상, 66.4 nm 이상; 200 nm 이하, 190 nm 이하, 180 nm 이하, 170 nm 이하, 160 nm 이하, 150 nm 이하, 140 nm 이하, 130 nm 이하, 120 nm 이하, 110 nm 이하, 100 nm 이하, 90 nm 이하, 80 nm 이하, 70 nm 이하, 66.4 nm 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 보다 구체적으로 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 첨가 후 상기 금 나노 입자의 크기는 200 nm 이상, 250 nm 이상, 300 nm 이상, 350 nm 이상, 400 nm 이상, 450 nm 이상, 500 nm 이상, 550 nm 이상, 600 nm 이상, 650 nm 이상, 692.7 nm 이상; 2000 nm 이하, 1900 nm 이하, 1800 nm 이하, 1700 nm 이하, 1600 nm 이하, 1500 nm 이하, 1400 nm 이하, 1300 nm 이하, 1200 nm 이하, 1100 nm 이하, 1000 nm 이하, 900 nm 이하, 800 nm 이하, 700 nm 이하, 692.7 nm 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 비색 센서의 색상은 보라색(purple) 계열이며, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 첨가 시 상기 비색 센서의 색상은 강청색(steel blue) 계열로 색상 변화가 나타난다. 이와 같은 색상 변화는 금 나노 입자의 표면 플라즈몬 공명 진동수 변화에 의한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 비색 센서의 색상 변화를 분광광도계 또는 색도계로 측정하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 정량화된다. 본 발명에 따르면 상기 분광광도계 또는 색도계로 상기 비색 센서의 색상 변화, 즉 응집된 금 나노 입자가 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 방출하는 빛의 파장이 어느 정도인지, 및/또는 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 나타내는 색이 명확하게 색좌표 상 어느 위치인지 측정하고, 이를 응집 전의 금 나노 입자가 방출하는 빛의 파장 및/또는 색상과 비교하여 정량적으로 어느 정도로 변화하였는지 파악함으로써, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 어느 농도로 포함되어 있는지 측정할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 비색 센서는 pH 1 초과 내지 5 미만의 범위에서 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 검출한다. 보다 구체적으로 상기 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출 pH는 1 초과, 2 이상, 3 이상, 4 이상; 5 미만, 4 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 비색 센서는 10 ℃ 내지 50 ℃의 온도 범위에서 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 검출한다. 보다 구체적으로 상기 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출 온도는 10 ℃ 이상, 15 ℃ 이상, 20 ℃ 이상, 25 ℃ 이상, 30 ℃ 이상; 50 ℃ 이하, 45 ℃ 이하, 40 ℃ 이하, 35 ℃ 이하, 30 ℃ 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 반응 온도 조건으로 볼 때, 검출 시 비색 센서에 별도의 가열 등이 필요하지 않다는 장점이 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 비색 센서 및 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 반응 시간은 20분 이내이다. 보다 구체적으로 반응 시간은 20분 이내, 10분 이내, 5분 이내일 수 있다. 상기 비색 센서에 의하여 비교적 빠른 시간 내에 신속하게 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 검출이 가능하므로, 활용 가치가 높다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출 한계 농도(limit of detection, LOD)는 1.0 μM이다. 보다 구체적으로 한계 농도는 1.0 μM 이하, 0.5 μM 이하일 수 있다. 본 발명의 비색 센서는 민감성이 우수하며, 본 발명의 비색 센서에 의하여 낮은 농도의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 검출이 가능하므로, 활용 가치가 높다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 비색 센서의 방출 파장은 500 nm 내지 700 nm이며, 상기 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출 시 방출 파장은 700 nm 내지 900 nm이다. 다른 이온들과 달리, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)은 구별되는 다른 색 방출 파장을 나타내어 선택성 있는 검출이 가능하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 비색 센서의 방출 파장에서의 흡광도에 대한 상기 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출 시 방출 파장에서의 흡광도의 비는 0.1 내지 1.0이다. 보다 구체적으로 흡광도 비는 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상, 0.9 이상; 1.0 이하, 0.99 이하, 0.98 이하, 0.97 이하, 0.96 이하, 0.95 이하, 0.94 이하, 0.93 이하, 0.92 이하, 0.91 이하, 0.9 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 흡광도 비는 본 발명의 비색 센서가 다른 금속이온에 비해 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)에 대하여 매우 우수한 선택성을 가지는 것을 의미한다.
중크롬산 이온(Cr
2
O
7
2-
) 비색 검출 방법
일 측면에서, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 전술한 비색 센서에 검출 대상 시료를 투입하는 투입 단계; 상기 비색 센서 및 검출대상 시료의 반응 단계; 및 상기 비색 센서의 색상 변화에 의해 검출 대상 시료 내의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 검출하는 감지 단계;를 포함하는, 비색 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 투입 단계 전에 비색 센서의 pH 및 온도 중 하나 이상을 조절하는 단계;를 더 포함한다. 상술한 바와 같이, pH 범위는 1 초과 내지 5 미만의 범위일 수 있고, 온도 범위는 10 ℃ 내지 50 ℃의 온도 범위일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 감지 단계 후에 상기 비색 센서의 색상 변화를 분광광도계 또는 색도계로 측정하여 검출 대상 시료 내의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도를 정량화하는 농도 측정 단계를 더 포함한다. 이와 같이 본 발명의 비색 센서를 이용하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출이 단순한 방법을 통하여 수행될 수 있고, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)에 대한 선택성 및 민감성이 매우 높아 육안, 분광광도계 또는 색도계만으로도 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 반응 단계에서 상기 비색 센서 및 검출대상 시료의 반응 시간은 20분 이내이다. 상술한 바와 같이, 반응 시간은 20분 이내, 10분 이내, 5분 이내일 수 있다.
중크롬산 이온(Cr
2
O
7
2-
) 검출용 비색 센서 제조 방법
일 측면에서, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 금 나노 입자의 전구체 용액 및 환원제를 혼합하여 금 나노 입자 나노플라워 시드를 포함하는 용액을 제조하는 단계; 및 상기 금 나노 입자 나노플라워 시드를 포함하는 용액 및 안정화제를 혼합하여 나노플라워 구조의 금 나노 입자를 제조하는 단계;를 포함하는, 비색 센서 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 금 나노 입자의 전구체는 염화금산수화물(HAuCl4·4H2O)이다. 금 전구체는 염화금산수화물(HAuCl4·4H2O) 및 염화금(HAuCl4) 중에서 선택하며, 본 발명에서는 염화금산수화물(HAuCl4·4H2O)을 사용한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 환원제는 2-[4-(2-하이드록시에틸)피페라진-1일]에탄술폰산 (2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid, HEPES)이다. 환원제는 2-[4-(2-하이드록시에틸)피페라진-1일]에탄술폰산 (2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid, HEPES), 4-(2-하이드록시에틸)피페라진-1-프로판술폰산 (4-(2-Hydroxyethyl)piperazine-1-propanesulfonic acid, HEPPS), 4-(2-하이드록시에틸)피페라진-1-(2-하이드록시프로판술폰산) (4-(2-Hydroxyethyl)piperazine-1-(2-hydroxypropanesulfonic acid), HEPPSO), 피페라진-1,4-비스(2-에탄술폰산) (Piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic acid), PIPES), 3-[4-(2-하이드록시에틸)-1-피페라지닐]프로판술폰산 (3-[4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinyl]propanesulfonic acid, EPPS) 및 피페라진-1,4-비스(2-하이드록시-3-프로판술폰산) (Piperazine-1,4-bis(2-hydroxy-3-propanesulfonic acid, POPSO) 중에서 선택하며, 본 발명에서는 HEPES을 사용한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 비색 센서에서 상기 환원제의 농도는 10 mM 내지 30 mM이다. 보다 구체적으로 상기 환원제의 농도는 10 mM 이상, 11 mM 이상, 12 mM 이상, 13 mM 이상, 14 mM 이상, 15 mM 이상, 16 mM 이상, 17 mM 이상, 18 mM 이상, 19 mM 이상, 20 mM 이상; 30 mM 이하, 29 mM 이하, 28 mM 이하, 27 mM 이하, 26 mM 이하, 25 mM 이하, 24 mM 이하, 23 mM 이하, 22 mM 이하, 21 mM 이하, 20 mM 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 안정화제는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP)이다. 상기 폴리비닐피롤리돈은 강한 친수성 작용기 및 소수성 작용기를 동시에 가지고 있으며, 독성이 없고 이온성을 나타내지 아니하여, 금 나노 입자의 제조에 있어서 금 나노 입자의 크기와 모양을 일정하게 하고 안정성을 높이는 역할을 한다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1> 비색 센서의 제조
10 mM의 HEPES 10 mL에 10 mM의 HAuCl4 0.5 mL를 첨가하고 교반한 후 상온에서 10분 동안 보관하였다. 상기 혼합물에 1 mM의 PVP 0.5 mL를 첨가하고 5분간 교반한 후 상온에서 1시간 동안 보관하여 비색 센서를 제조하였다. 이 때 용액은 짙은 푸른색에서 진한 보라색으로 변하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM) 사진이다. 도 2a는 제조된 비색 센서 용액의 사진 및 금 나노 입자의 TEM 사진을 나타낸다. 비색 센서의 색상은 도 2a의 삽화로 나타내었다. 도 2a로부터 본 발명의 비색 센서에 포함된 금 나노 입자는 나노플라워 구조를 가지는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로 12 내지 20개 정도의 돌기가 있는 구조이며, 금 나노 입자의 크기는 평균 66.1 nm였고, 돌기의 크기는 5 내지 7 nm 였다.
<실험예 1> 중크롬산 이온(Cr
2
O
7
2-
)과의 반응에 의한 색상 변화 확인
제조예 1에서 제조된 비색 센서 용액의 pH를 3으로 조정한 후, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 포함된 검출 대상 시료를 투입하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 1.0 μM이 되게 하였다. 도 2b는 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 첨가 시 비색 센서 용액의 사진 및 금 나노 입자의 TEM 사진을 나타낸다. 비색 센서의 색상은 도 2b의 삽화로 나타내었다.
도 2b로부터, 제조예 1에서 제조된 비색 센서는 보라색을 띠고 있었으나, 검출대상 이온인 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)과의 반응으로 강청색으로의 색상 변화가 일어남을 확인할 수 있다. 또한 도 2b로부터 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)과의 반응으로 금 나노 입자의 응집 현상이 나타나고, 이로 인해 나노 입자의 플라즈몬 공명 현상이 발생하여 그에 상응하는 색상 변화가 일어났음을 확인할 수 있었다.
<실험예 2> 중크롬산 이온(Cr
2
O
7
2-
)과의 반응에 의한 크기 변화 확인
제조예 1에서 제조된 비색 센서 용액의 pH를 3으로 조정한 후, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 포함된 검출 대상 시료를 투입하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 1.0 μM이 되게 하였다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 투과전자현미경 사진을 통한 입자 크기 분포도 및 비색 센서의 색상을 나타낸 사진이다. 대조군(Ctrl)으로 검출 대상 시료를 투입하지 아니한 비색 센서를 이용하였다
도 3으로부터 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)과 반응하기 전에는 금 나노 입자의 평균 크기는 66.1 nm였으나, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)과 반응한 후에는 692.7 nm로 크기가 10배 정도로 커졌음을 알 수 있다.
<실험예 3> 중크롬산 이온(Cr
2
O
7
2-
)과의 반응에 의한 제타 전위 변화 확인
제조예 1에서 제조된 비색 센서 용액의 pH를 3으로 조정한 후, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 포함된 검출 대상 시료를 투입하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 1.0 μM이 되게 하였다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 제타 전위 그래프이다.
도 4로부터 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)과 반응하기 전에는 제타 전위 값은 -28.10 mV였으나, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)과 반응한 후에는 -0.48 mV 로 증가함을 확인할 수 있었다. 이로부터 비색 센서의 금 나노 입자가 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)과 반응 후 응집된 것을 확인할 수 있다.
<실험예 4> HEPES 농도 변화에 따른 비색 센서의 반응성 평가
HEPES의 사용량을 각각 0 (대조군), 10, 20, 30, 40, 50 mM으로 한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 비색 센서를 제조하였다. 제조된 각각의 비색 센서 용액에 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 포함된 검출 대상 시료를 투입하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 1.0 μM이 되게 하였다. 각 시료의 온도를 유지시키면서 20분 동안 반응시켰다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 HEPES 농도 변화에 따른 비색 센서 용액 흡광도의 비(A800/A575)를 나타낸 그래프이다. 흡광도는 UV-Vis 분광광도계로 측정하였다.
도 5로부터 HEPES가 20 mM 첨가될 경우 흡광도 비 수치가 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 20 mM의 HEPES에서 금 나노 입자와 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 최적의 반응성을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
<실험예 5> pH 변화에 따른 비색 센서의 반응성 평가
제조예 1에서 제조된 비색 센서 용액의 pH를 2 내지 11로 조절하여 비색 센서를 준비하였다. pH의 조절을 위해 1 M의 HNO3 및 1 M의 NaOH를 이용하였다. 제조된 각각의 비색 센서 용액에 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 포함된 검출 대상 시료를 투입하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 1.0 μM이 되게 하였다. 각 시료의 온도를 유지시키면서 20분 동안 반응시켰다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 pH 변화에 따른 색상을 나타낸 사진이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 pH 변화에 따른 흡광도의 비(A800/A575)를 나타낸 그래프이다. 흡광도는 UV-Vis 분광광도계로 측정하였다.
도 6으로부터 pH 2 내지 4에서 색상 변화가 일어나나, pH 5 이상에서는 색상 변화가 거의 일어나지 않은 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 pH 5 이상에서는 금 나노 입자와 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 반응하지 않음을 알 수 있다. 이로부터 수용액상에서 크롬산 이온(CrO4 2-)과 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)은 아래의 화학식 1에서와 같이 평형을 이루며, 산성 pH에서 주로 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)으로 존재한다는 사실을 알 수 있다.
[화학식 1]
2CrO4 2- + 2H+ ↔ Cr2O7 2- + H2O
도 7로부터 pH 4에서 흡광도 비 수치가 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 pH 4에서 금 나노 입자와 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 최적의 반응성을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
<실험예 6> 반응 온도 변화에 따른 비색 센서의 반응성 평가
제조예 1에서 제조된 비색 센서 용액의 pH를 4로 조절하고, 온도를 10, 20, 30, 40, 및 50 ℃로 다르게 하여 10분 동안 보관한 비색 센서를 준비하였다. 제조된 각각의 비색 센서 용액에 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 포함된 검출 대상 시료를 투입하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 1.0 μM이 되게 하였다. 각 시료의 온도를 유지시키면서 20분 동안 반응시켰다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 반응 온도 변화에 따른 흡광도의 비(A800/A575)를 나타낸 그래프이다. 흡광도는 UV-Vis 분광광도계로 측정하였다.
도 8로부터 반응 온도 30 ℃에서 흡광도 비 수치가 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 반응 온도 30 ℃에서 금 나노 입자와 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 최적의 반응성을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
<실험예 7> 반응 시간 변화에 따른 비색 센서의 반응성 평가
제조예 1에서 제조된 비색 센서 용액의 pH를 4로 조절하고, 온도를 30 ℃로 하여 보관한 비색 센서를 준비하였다. 제조된 각각의 비색 센서 용액에 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 포함된 검출 대상 시료를 투입하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 각각 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 및 1.0 μM 이 되게 하였다. 각 시료의 온도를 유지시키면서 반응시켰다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 반응 시간 변화에 따른 흡광도의 비(A800/A575)를 나타낸 그래프이다. 흡광도는 UV-Vis 분광광도계로 측정하였다.
도 9로부터 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 모든 농도에서 흡광도의 비가 5분까지 매우 빠른 속도로 증가하며, 5분 이후부터 10분까지는 서서히 증가하며, 10분 이후부터는 더욱 서서히 진행하여, 금 나노 입자와 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 반응은 10분 내외에 완료되는 것을 확인할 수 있다. 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출의 최적 시간은 반응 후 20분 이내로 여겨진다.
<실험예 8> 여러 가지 이온들에 대한 비색 센서의 반응성 평가
제조예 1에서 제조된 비색 센서 용액의 pH를 4로 조절하고, 온도를 30 ℃로 하여 보관한 비색 센서를 준비하였다. 제조된 각각의 비색 센서 용액에 아래의 이온들이 각각 포함된 검출 대상 시료를 투입하여 각 시료의 온도를 유지시키면서 30분 동안 반응시켰다((1) 대조군(Ctrl)으로 검출 대상 시료를 투입하지 아니한 비색 센서를 이용하였다):
29개의 음이온: (2) Cr2O7 2-, (3) F-, (4) Cl-, (5) Br-, (6) I-, (7) NO2 -, (8) NO3 -, (9) SO4 2-, (10) PO4 3-, (11) ClO2 -, (12) ClO3 -, (13) ClO4 -, (14) BrO3 -, (15) C8H4O4 2-, (16) FeCN-, (17) CH3COO-, (18) C6H5O7 3-, (19) SCN-, (20) CN-, (21) SO5 2-, (22) CO3 2-, (23) C4H7O2-, (24) HCOO-, (25) (C2O4)2-, (26) S2-, (27) C4H6O6 2-, (28) C4H6O5 -, (29) C6H5COOH-, (30) C2H3O3 -).
6개의 양이온: ((31) Cd2+, (32) Cu2+, (33) Pb2+, (34) Zn2+, (35) Mg2+, (36) Hg2+).
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 여러 가지 이온들에 대한 색상을 나타낸 사진이다. 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 여러 가지 이온들에 대한 흡광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 여러 가지 이온들에 대한 흡광도의 비(A800/A575)를 나타낸 그래프이다. 흡광도는 UV-Vis 분광광도계로 측정하였다.
도 10a로부터 다른 이온이 첨가된 비색 센서 용액과 달리, 연한 강청색으로 변하여 확연한 차이를 보이는 것을 확인할 수 있다. 이는 금 나노 입자에 대한 응집 현상이 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)에 의해서만 일어남을 의미한다.
도 10b로부터 다른 이온이 첨가된 비색 센서 용액은 비색 센서 용액과 유사한 흡광 스펙트럼을 보이며 575 nm(보라색)에서 매우 강한 흡광도를 보이는 것을 확인할 수 있다. 반면, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 첨가된 비색 센서 용액은 575 nm에서는 흡수 피크가 없으며, 800 nm에서 흡광도가 크게 낮아지지 않는 것을 확인할 수 있다.
도 10c로부터 다른 이온이 첨가된 비색 센서 용액과 달리, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 첨가된 비색 센서 용액은 적어도 4배 이상 높은 흡광도 비를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서가 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)에 대하여 현저히 우수한 선택성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
<실험예 9> 중크롬산 이온의 농도 변화에 따른 비색 센서의 민감성 평가
본 발명의 비색 센서가 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 정량적으로 측정할 수 있는지 확인하기 위하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도 변화에 따른 비색 센서의 민감성 평가를 수행하였다. 제조예 1에서 제조된 비색 센서 용액의 pH를 4로 조절하고, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 포함된 검출 대상 시료를 투입하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 각각 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0 및 1.1 μM 이 되게 하였다. 각 시료의 온도를 상온으로 유지시키면서 20분 동안 반응시켰다
도 11a은 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 농도 변화에 따른 색상을 나타낸 사진이다. 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 농도 변화에 따른 흡광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 농도 변화에 따른 흡광도의 비(A800/A575)를 나타낸 그래프이다. 흡광도는 UV-Vis 분광광도계로 측정하였다.
도 11a로부터 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 첨가량이 증가함에 따라 보라색 계열에서 강청색 계열로 점차 변화하는 것을 확인할 수 있다.
도 11b로부터 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 첨가량에 따른 575 nm 및 800 nm의 스펙트럼 피크의 경향성을 확인할 수 있으며, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 첨가량이 증가함에 따라 575 nm에서의 값은 감소하며 800 nm에서의 값은 증가하는 것을 확인할 수 있다. 흡광도의 비(A800/A575)를 통해 정량 곡선을 그릴 수 있다.
도 11c로부터 흡광도의 비에 따른 흡광계수(검량선 r2 = 0.99926)가 유지되며, 직선식은 y = 0.68025x + 0.12415를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 표 1은 도 11c의 직선식에 대한 세부 사항을 나타낸 것이다. 이를 통해, 본 발명에 따른 비색 센서가 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 정량적으로 측정할 수 있는 것을 알 수 있다.
| 방정식 | Y = a + b*x | ||
| 중량 | instrumental | ||
| 잔차제곱합(RSS) | 0.72523 | ||
| Pearson’s r | 0.99966 | ||
| Adj. R-Square | 0.99926 | ||
| 값 | 표준오차 | ||
| B | 절편 | 0.12415 | 0.00377 |
| 기울기 | 0.68025 | 0.00559 | |
<실험예 10> 비색 센서의 유효성 평가
음용수(Mineral water) 내의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출 실험을 위하여, 시중에서 판매 중인 음용수를 구입하여 제품 내 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 함유 여부를 확인하였다. 유효성 검사(Validation test)를 실시한 후 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 존재하지 않는다는 것을 확인한 후 이를 공액(Blank) 시료로 사용하였다. 상기 공액 시료에 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 각각 0.5 및 1.0 μM 이 되도록 첨가한 다음, UV-Vis 분광광도계로 흡광도를 측정하였다. 검량곡선을 이용하여 검출 농도(μM), 상대표준편차(relative standard deviation, RSD, %), 변동계수(CV), 회수율(recovery, %) 및 검출 한계 농도(limit of detection, LOD, μM)를 측정하였다. 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
| 중크롬산 이온 농도 (μM) |
검출 농도 (μM) |
RSD (%) |
변동계수 (%) |
회수율 (%) |
검출 한계 농도 (μM) |
| 0.5 | 0.501±0.085 | 4.84 | 0.0124 | 101.4±1.125 | 1.0 |
| 1.0 | 1.011±0.0745 | 5.08 | 0.0248 | 101.1±2.525 | 1.0 |
상기 표 2에서와 같이, 본 발명에 따른 비색센서용액을 이용한 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 검출 한계 농도(LOD)는 1.0 μM이었다. 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)이 0.5 및 1.0 μM 첨가된 시료에서 검출 농도는 각각 0.501±0.085 μM 및 1.011±0.0745 μM 로서 실제 첨가량에 매우 근접한 값으로 검출되었다. 변동계수는 0.0124 % 및 0.0248 %로 모두 우수하였고 회수율 또한 101.4±1.125 % 및 101.1±2.525 %로 우수하였다.
이상에서 본 발명의 예시적인 구현예가 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 청구범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형이 포함될 것이다.
Claims (20)
- 금 나노 입자의 전구체 용액 및 환원제를 혼합하여 금 나노 입자 나노플라워 시드를 포함하는 용액을 제조하는 단계; 및
상기 금 나노 입자 나노플라워 시드를 포함하는 용액 및 안정화제를 혼합하여 나노플라워 구조의 금 나노 입자를 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 환원제는 2-[4-(2-하이드록시에틸)피페라진-1일]에탄술폰산 (2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid, HEPES)인, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출용 비색 센서 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 금 나노 입자의 전구체는 염화금산수화물(HAuCl4·4H2O)인, 비색 센서 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 비색 센서에서 상기 환원제의 농도는 10 mM 내지 30 mM인, 비색 센서 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 안정화제는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP)인, 비색 센서 제조 방법. - 제1항 내지 제4항 중 한 항의 방법에 의하여 제조된 비색 센서로서,
나노플라워 구조의 금 나노 입자를 포함하는, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출용 비색 센서. - 제5항에 있어서,
상기 금 나노 입자는 표면에 개질제가 결합되어 있지 아니한 비표지(label-free) 금 나노 입자인, 비색 센서. - 제5항에 있어서,
상기 금 나노 입자의 크기는 30 nm 내지 200 nm이며, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 첨가 시 상기 금 나노 입자의 크기는 200 nm 내지 2000 nm으로 크기 변화가 나타나는, 비색 센서. - 제5항에 있어서,
상기 비색 센서의 색상은 보라색 계열이며, 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 첨가 시 상기 비색 센서의 색상은 강청색 계열로 색상 변화가 나타나는, 비색 센서. - 제8항에 있어서,
상기 비색 센서의 색상 변화를 분광광도계 또는 색도계로 측정하여 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도가 정량화되는 것인, 비색 센서. - 제5항에 있어서,
상기 비색 센서는 pH 1 초과 내지 5 미만의 범위에서 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 검출하는 것인, 비색 센서. - 제5항에 있어서,
상기 비색 센서는 10 ℃내지 50 ℃의 온도 범위에서 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 검출하는 것인, 비색 센서. - 제5항에 있어서,
상기 비색 센서 및 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 반응 시간은 20분 이내인, 비색 센서. - 제5항에 있어서,
상기 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출 한계 농도는 1.0 μM인, 비색 센서. - 제5항에 있어서,
상기 비색 센서의 방출 파장은 500 nm 내지 700 nm이며, 상기 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출 시 방출 파장은 700 nm 내지 900 nm인, 비색 센서. - 제14항에 있어서,
상기 비색 센서의 방출 파장에서의 흡광도에 대한 상기 비색 센서의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-) 검출 시 방출 파장에서의 흡광도의 비는 0.1 내지 1.0 인, 비색 센서. - 제5항의 비색 센서에 검출 대상 시료를 투입하는 투입 단계;
상기 비색 센서 및 검출대상 시료의 반응 단계; 및
상기 비색 센서의 색상 변화에 의해 검출 대상 시료 내의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)을 검출하는 감지 단계;를 포함하는, 비색 검출 방법. - 제16항에 있어서,
상기 투입 단계 전에 비색 센서의 pH 및 온도 중 하나 이상을 조절하는 단계;를 더 포함하는, 비색 검출 방법. - 제16항에 있어서,
상기 감지 단계 후에 상기 비색 센서의 색상 변화를 분광광도계 또는 색도계로 측정하여 검출 대상 시료 내의 중크롬산 이온(Cr2O7 2-)의 농도를 정량화하는 농도 측정 단계를 더 포함하는, 비색 검출 방법. - 제16항에 있어서,
상기 반응 단계에서 상기 비색 센서 및 검출대상 시료의 반응 시간은 20분 이내인, 비색 검출 방법. - 삭제
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| KR20020038222A (ko) | 2000-11-17 | 2002-05-23 | 이구택 | 크롬폐수온라인에서 크롬검출장치 |
| KR101730801B1 (ko) * | 2015-08-03 | 2017-04-28 | 한국과학기술연구원 | 크기가 제어된 비표지 금 나노입자를 이용한 6가 크롬 이온 검출용 선택적 비색검출센서 및 비색검출방법 |
-
2021
- 2021-09-02 KR KR1020210116797A patent/KR102660536B1/ko active IP Right Grant
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Priyanka Joshi et al., 'Label-free colorimetric detection of Cr(VI) in aqueous systems based on flower shaped silver nanoparticles', Polyhedron 120 (2016) 142-149. 1부.* |
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