KR20090120123A - Chemical sensor array useful for the detection of volatile orgarnic compound in ultra-low concentration - Google Patents

Chemical sensor array useful for the detection of volatile orgarnic compound in ultra-low concentration Download PDF

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KR20090120123A
KR20090120123A KR1020080046007A KR20080046007A KR20090120123A KR 20090120123 A KR20090120123 A KR 20090120123A KR 1020080046007 A KR1020080046007 A KR 1020080046007A KR 20080046007 A KR20080046007 A KR 20080046007A KR 20090120123 A KR20090120123 A KR 20090120123A
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pvdf
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제갈종건
김세기
이용환
전현문
손승희
박보름
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주식회사 크로시스
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Abstract

PURPOSE: A chemical sensor array is provided to accurately detect volatile organic compounds even in ultra-low concentration because the array can be coordinated with metal ions and to be stable by avoiding the influence of moisture in air. CONSTITUTION: A chemical sensor array for detecting volatile organic compounds comprises at least one chemoresponsive dye and a porous polymer supporter for supporting the same. The volatile organic compound is selected from the group consisting of amines, aldehydes, acids, ethers, esters, alcohols, arenes, and halocarbons. The chemoresponsive dye comprises a compound of chemical formula 1, wherein M is selected from the group consisting of Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Cr and Zn; and R is phenyl or p-methoxyphenyl.

Description

휘발성 유기화합물의 탐지에 유용한 고감도 화학 센서 어레이 {CHEMICAL SENSOR ARRAY USEFUL FOR THE DETECTION OF VOLATILE ORGARNIC COMPOUND IN ULTRA-LOW CONCENTRATION}High Sensitivity Chemical Sensor Arrays Useful for Detection of Volatile Organic Compounds {CHEMICAL SENSOR ARRAY USEFUL FOR THE DETECTION OF VOLATILE ORGARNIC COMPOUND IN ULTRA-LOW CONCENTRATION}

본 발명은 휘발성 유기화합물을 쉽고 간편하게 확인할 수 있으며, 수분에 영향을 받지 않아 안정성과 신뢰성이 높은 고감도 화학 센서 어레이에 관한 것이다.The present invention can easily and easily identify a volatile organic compound, and relates to a high sensitivity chemical sensor array having high stability and reliability because it is not affected by moisture.

다양한 오염원이 급증하고 있는 현대 산업사회에서 쾌적한 환경을 위해 공기나 물의 질 관리는 필수적이라 할 수 있다. 공기 중이나 물속에 녹아있는 미량의 VOC(휘발성 유기화합물)는 인간의 건강을 위협하는 요소가 되고 있는데, 이들 속에 포함된 VOC를 검출하고 그 농도를 알아낼 수 있는 측정장치가 요구된다. In a modern industrial society where a variety of pollutants are increasing, air or water quality management is essential for a pleasant environment. Trace amounts of volatile organic compounds (VOCs) dissolved in air or in water are a threat to human health, and a measuring device capable of detecting the concentration of VOCs contained in them and determining the concentration thereof is required.

기체 상의 화합물을 검출할 수 있는 센서는 매우 넓은 활용도를 지니고 있으므로 경제적으로 산업적으로 중요한 위치를 차지하고 있다. Sensors capable of detecting gaseous compounds have a very wide range of applications and thus are economically and industrially important.

그러나 기존 센서는 감도가 낮고 리간드 결합과 같은 강한 결합력이 없는 일반 VOCs들만을 검출할 수 있으므로, 고약한 냄새가 나며 금속 이온 등과 강하게 배 위 결합할 수 있는 기능기를 지닌, 실제 인체에 유해한 VOCs 들의 검출에 적합하지 않다.However, conventional sensors can detect only normal VOCs with low sensitivity and no strong binding force such as ligand binding, and thus have a bad smell and a functional group capable of strongly coordinating with metal ions. Inappropriate.

또한, 기존의 센서는 공기 중 수분에 매우 민감하여 안정성 등의 문제를 유발하고 있으며, 값비싼 Signal Transduction 장비를 사용하여야 하는 문제가 있다. In addition, the existing sensor is very sensitive to moisture in the air, causing problems such as stability, there is a problem that must use expensive signal transduction equipment.

본 발명의 목적은 금속이온과 배위결합이 가능하여 인체에 유해하고, 역한 냄새를 나타내는 VOCs들을 저농도에서도 정확하게 검출할 수 있는 화학 센서 어레이를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a chemical sensor array capable of coordinating with metal ions and accurately detecting low concentrations of VOCs that are harmful to the human body and exhibit an adverse smell.

본 발명의 다른 목적은 공기 중 수분의 영향을 받지 않아 안정하고 신뢰성이 높은 화학 센서 어레이를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a stable and reliable chemical sensor array is not affected by moisture in the air.

본 발명의 또 다른 목적은 휴대가 간편하고 제조비용이 저렴한 화학 센서 어레이를 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a chemical sensor array that is portable and inexpensive to manufacture.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명의 일 측면에 따르면, According to one aspect of the invention,

하나 이상의 화학감응성 염료(Chemoresponsive dye) 및 이를 지지하는 고분자 다공성 지지체로 구성되는, 휘발성 유기화합물(VOC, Volatile organic compound)을 검출하기 위한 화학 센서 어레이를 제시할 수 있다. A chemical sensor array for detecting volatile organic compounds (VOCs), consisting of one or more chemoresponsive dyes and a polymeric porous support supporting the same, can be presented.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기한 화학 센서 어레이를 이용하여 휘발성 유기화합물(VOC)을 검출하는 방법을 제시할 수 있다. In addition, according to another aspect of the present invention, it is possible to provide a method for detecting a volatile organic compound (VOC) using the chemical sensor array described above.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 VOCs을 검출하기 위한 화학 센서 어레이는 하나 이상의 화학감응성 염료(Chemoresponsive dye) 및 이를 지지하는 고분자 다공성 지지체를 포함한다.The chemical sensor array for detecting VOCs of the present invention includes one or more chemoresponsive dyes and a polymeric porous support that supports them.

상기 화학감응성 염료는 VOC와 반응하여 색깔 변화를 일으킴으로써 간편하게 검체 속에 들어있는 VOC의 종류 및 그 농도를 확인할 수 있게 한다. 즉, 다른 센서와 달리 화학감응성 염료를 Detector로 사용하므로 VOCs가 센서의 Detector와 반응하면 색깔 변화를 일으키므로 육안으로 쉽게 확인 가능하다.The chemically sensitive dye reacts with the VOC to cause a color change so that the type and concentration of the VOC contained in the sample can be easily identified. In other words, unlike other sensors, chemically sensitive dyes are used as detectors, so the VOCs react with the detectors in the sensor, causing color changes.

상기 VOC에는 아민, 알데히드, 케톤, 산, 에테르, 에스테르, 알콜, 아렌(Arenes) 및 할로카본 등을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 구체적으로는, 디클로로메탄, 1-헥산티올, 아세톤, 에틸아세테이트, 아세트산, 프로피온산, 트리에틸포스파이트, 트리부틸포스파이트, 클로로포름, n-부틸아민, DMF, 피리딘, 헥실아민, 디프로필아민, 에탄올, 1-부탄올, THF, DMSO 등을 들 수 있으며 이에 한정되지 않는다. The VOCs include, but are not limited to, amines, aldehydes, ketones, acids, ethers, esters, alcohols, arenes and halocarbons. Specifically, dichloromethane, 1-hexanethiol, acetone, ethyl acetate, acetic acid, propionic acid, triethyl phosphite, tributyl phosphite, chloroform, n-butylamine, DMF, pyridine, hexylamine, dipropylamine, ethanol , 1-butanol, THF, DMSO, and the like.

상기 화학감응성 염료는 하기 화학식을 가지는 화합물을 포함한다. The chemically sensitive dye includes a compound having the following formula.

<화학식><Formula>

Figure 112008035160333-PAT00001
Figure 112008035160333-PAT00001

상기 식에서, M은 CO, Cu, Fe, Mn, Ni, Cr 및 Zn으로 구성되는 군으로부터 선택되고;Wherein M is selected from the group consisting of CO, Cu, Fe, Mn, Ni, Cr and Zn;

R은 페닐, p-메톡시페닐을 포함하여 전자를 밀어주는 치환기와 전자를 당기는 치환기를 지닌 그룹에서 선택된다.R is selected from the group having substituents that boost electrons and substituents that attract electrons, including phenyl, p-methoxyphenyl.

상기 메탈로포르피린계 화합물은 금속 원자로서 중심에 CO, Cu, Fe, Mn, Ni, Cr, Zn 등을 포함하여 VOC와 강한 배위결합을 할 수 있는 Detector로 기능한다. The metalloporphyrin-based compound functions as a detector capable of strong coordination bonds with VOC, including CO, Cu, Fe, Mn, Ni, Cr, Zn, etc. in the center as a metal atom.

그 예로서, 본 발명에서 제조한 5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine,As an example, 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine prepared in the present invention,

5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine cobalt(Ⅱ), 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine cobalt (II),

5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine copper(Ⅱ),5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H- porphine copper (II),

5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine iron(Ⅲ) chloride, 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H- porphine iron (III) chloride,

5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine manganese(Ⅲ) chloride,5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H- porphine manganese (III) chloride,

5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine nickel(Ⅱ),5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine nickel (II),

5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine chromium(Ⅱ),5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine chromium (II),

5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine zinc(Ⅱ),5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H- porphine zinc (II),

5,10,15,20-Tetrakis(4-methoxyphenyl)-21H,23H-porphine cobalt(Ⅱ),5,10,15,20-Tetrakis (4-methoxyphenyl) -21H , 23H -porphine cobalt (II),

5,10,15,20-Tetrakis(4-methoxyphenyl)-21H,23H-porphine iron(Ⅲ) chloride5,10,15,20-Tetrakis (4-methoxyphenyl) -21H , 23H -porphine iron (III) chloride

등을 들 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.Etc. are mentioned, It is not limited to this.

본 발명의 화학 센서 어레이를 구성하는 또 다른 요소로서 상기 염료를 지지하는 다공성 지지체가 있다. 상기 다공성 지지체는 PVDF(Poly(vinylidenefluoride)), PVDF-HFP((Poly(vinylidenefluoride)-Hexa-fluoropropylene), PSf(Polysulfone), PAN(Polyacrylonitrile) 등의 여러 고분자로부터 제조될 수 있다. Another element of the chemical sensor array of the present invention is a porous support that supports the dye. The porous support may be prepared from various polymers such as polyvinyllidenefluoride (PVDF), polyvinyllidenefluoride (PVDF-HFP), polysulfone (PSf), and polyacrylonitrile (PAN).

본 발명에서는 상기 다공성 지지체를 제조하기 위해서 분리막 제조에 사용되는 상전이 공정을 이용하였으며(도 4 참조), 이를 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저 고분자, 예로써 PVDF를 일정 농도로 용매(이하, 제1용매라 한다)에 녹여서 고분자 용액을 만든다. 상기 제1용매로는 NMP(N-methylpyrrolidone), DMAC(Dimethyl Acetate) 등을 이용할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, in order to prepare the porous support, a phase transfer process used for preparing a membrane was used (see FIG. 4). First, a polymer, for example PVDF, is dissolved in a solvent (hereinafter referred to as a first solvent) at a predetermined concentration to form a polymer solution. N-methylpyrrolidone (NMP), dimethyl acetate (DMAC), etc. may be used as the first solvent, but is not limited thereto.

일반적으로 사용되는 고분자와 제1용매의 비율은 중량비로 10~20: 80~90이 바람직하며, 상기 범위의 비율에서 적당한 크기의 기공 형성이 가능하기 때문이다. In general, the ratio of the polymer and the first solvent to be used is preferably 10 to 20:80 to 90 by weight, because it is possible to form pores of a suitable size in the above range.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 고분자 PVDF와 제1용매 NMP를 15:85의 비율로 사용하였다. In a preferred embodiment of the present invention, the polymer PVDF and the first solvent NMP were used in a ratio of 15:85.

이때 선택된 제1용매는 본 공정에서 사용될 비용매(이하, 제2용매라 한다), 즉 고분자를 녹일 수 없는 제2용매와 잘 섞일 수 있어야 한다. 상기 제2용매로는 물 및 물과 섞일 수 있는 유기용매나 이들의 혼합물 등을 이용할 수 있다. 이렇게 제조된 고분자 용액을 유리판 위에 캐스팅나이프를 이용하여 100 마이크로미터 정도의 두께로 코팅한다. 코팅된 유리판을 준비된 제2용매인 물속에 즉시 담근다. 이렇게 함으로써 고분자 용액의 제1용매는 제2용매 층으로 빠져나가고 상기 제2용매가 제1용매가 위치하고 있던 자리를 채움으로써, 고분자는 다공성 상태의 고체로 변화되어 다공성 시트가 만들어지게 된다. At this time, the selected first solvent should be able to mix well with the non-solvent to be used in the process (hereinafter referred to as second solvent), that is, the second solvent which cannot dissolve the polymer. As the second solvent, an organic solvent that can be mixed with water and water or a mixture thereof can be used. The polymer solution thus prepared is coated to a thickness of about 100 micrometers using a casting knife on a glass plate. The coated glass plate is immediately immersed in the prepared second solvent, water. In this way, the first solvent of the polymer solution exits the second solvent layer and fills the place where the first solvent is located, whereby the polymer is changed into a solid in a porous state to form a porous sheet.

이때 제조되는 다공성 시트 내 기공의 크기와 구조를 변화시키기 위하여 다양한 실험인자, 즉 고분자 농도, 용매의 종류, 첨가제 등을 변화시킬 수 있으며 이렇게 서로 다른 조건에서 제조되는 다공성 지지체는 Morphology 면에서 모두 달라지게 된다. In this case, in order to change the size and structure of the pores in the porous sheet manufactured, various experimental factors, such as polymer concentration, solvent type, and additives, may be changed. Thus, the porous supports manufactured under different conditions may be different in terms of morphology. do.

이와 같이 제조된 다공성 지지체들의 기공 크기는 0.1~0.2 ㎛ 범위에 있으며, 상기 범위에서 지지체의 강도가 좋고 염료 패터닝이 용이하다.The pore size of the porous supports prepared in this way is in the range of 0.1 ~ 0.2 ㎛, the strength of the support in the above range and easy dye patterning.

제조된 지지체들의 표면 친수성을 알아보기 위해서 제조된 지지체들의 접촉각을 Contact Angle detector를 이용하여 측정하였으며, 그 결과 PVDF-HFP가 가장 소수성이 크고 PAN이 가장 소수성이 작은 것을 알 수 있었다. The contact angles of the prepared supports were measured by using a contact angle detector to find the surface hydrophilicity of the prepared supports. As a result, it was found that PVDF-HFP was the most hydrophobic and PAN was the least hydrophobic.

또한, 제조된 네가지 지지체들의 염료 프린트 적성을 조사한 결과, 지체 표면이 친수성에 가까울수록 패터닝 결과가 좋지 않음을 알 수 있었다. 따라서 본 발명에서 제조된 지지체 중에서 PVDF와 PVDF-HFP 두 종류가 바람직한 것을 알 수 있었다. In addition, as a result of examining the dye printability of the prepared four supports, it was found that the closer the surface of the retardation to the hydrophilicity, the poor the patterning result. Therefore, it was found that two types of PVDF and PVDF-HFP are preferable among the supports prepared in the present invention.

한편, 본 발명의 센서 어레이는 물속에서 침지 15시간 이후에도 색깔 변화가 거의 없어 수분에 매우 안정하다는 장점을 가진다(도 8 참조). On the other hand, the sensor array of the present invention has the advantage that there is almost no color change even after 15 hours immersion in water is very stable to moisture (see Fig. 8).

이와 같이 화학감응성 염료가 고분자 지지체 위에 패터닝된 센서 어레이는 VOC 농도 조절장치에 투입하여 일정한 농도(예를 들어 100ppm 농도의 표준 가스)의 VOCs를 투입하여 Flatbed scanner를 이용하여 색전이 이미지를 얻는다(도 9a 및 도 9b 참조). In this way, the sensor array in which the chemically sensitive dye is patterned on the polymer support is added to a VOC concentration controller to input VOCs having a constant concentration (for example, 100 ppm of standard gas) to obtain an embolization image using a flatbed scanner (FIG. 9a and 9b).

궁극적으로, 다양한 조건에서 변화된 색전이 이미지의 Data 축적에 기초하여, 변화된 감응성 염료의 색깔 변화 정도를 정량화할 수 있는 장치에 의하여 검출하고자 하는 VOC 종류나 그 농도를 알아낼 수 있다(도 10a 및 도 10b 참조). 상기 장치에서는 감응성 염료의 고유색과 VOC에 의해서 변화된 색을 RGB 값으로 환산하고 그 차이를 계산하여 DR, DG, DB 값을 얻게 된다. 이렇게 함으로써 색깔의 변화를 수치변화로 변화시킬 수 있으며, 이를 통하여 색깔변화를 정량화할 수 있다. Ultimately, on the basis of the data accumulation of the embolized image changed under various conditions, it is possible to find out the type of VOC or its concentration to be detected by a device capable of quantifying the degree of color change of the changed sensitive dye (FIGS. 10A and 10B). Reference). In the apparatus, the color of the sensitive dye and the color changed by VOC are converted into RGB values, and the difference is calculated to obtain DR, DG, and DB values. In this way, the change in color can be changed into a numerical change, thereby quantifying the change in color.

본 발명에 따르면, 금속이온과 배위결합이 가능하여 VOCs들을 저농도에서도 정확하게 검출할 수 있으며, 공기 중 수분의 영향을 받지 않아 안정하고, 휴대가 간편하며 제조비용이 저렴한 화학 센서 어레이가 제공된다. 상기 화학 센서 어레이는 VOCs를 취급하는 환경산업 분야, 식품 분야, 의료산업이나 화장품 산업 분야 등에 널리 이용될 수 있다. The present invention provides a chemical sensor array capable of coordinating with metal ions to accurately detect VOCs even at low concentrations, and is stable, portable and inexpensive because it is not affected by moisture in the air. The chemical sensor array may be widely used in the environmental industry, the food industry, the medical industry, or the cosmetic industry that handles VOCs.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. However, this is presented as a preferred example of the present invention and in no sense can be construed as limiting the present invention. Details that are not described herein will be omitted since those skilled in the art can sufficiently infer technically.

실시예Example 1:  One: 화학감응성Chemical sensitivity 염료의 제조 Preparation of the Dye

본 발명의 센서 어레이를 제조하기 위하여 본 발명자 등은 하기 화학식을 가지는 10 종류의 Metallo-porphyrine 염료를 제조하였다.In order to manufacture the sensor array of the present invention, the present inventors manufactured 10 kinds of metallo-porphyrine dyes having the following formula.

<화학식><Formula>

Figure 112008035160333-PAT00002
Figure 112008035160333-PAT00002

염료 1: R=Phenyl, M= 없음, 5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphineDye 1: R = Phenyl, M = None, 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine

염료 2: R=Phenyl, M= Co (II), 5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine cobalt(Ⅱ)Dye 2: R = Phenyl, M = Co (II), 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine cobalt (II)

염료 3: R=Phenyl, M= Cu (II) 5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine copper(Ⅱ)Dye 3: R = Phenyl, M = Cu (II) 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine copper (II)

염료 4: R=Phenyl, M= Cl-Fe (III)5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine iron(Ⅲ) chloride Dye 4: R = Phenyl, M = Cl-Fe (III) 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine iron (III) chloride

염료 5: R=Phenyl, M= Cl-Mg (III) 5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine manganese(Ⅲ) chlorideDye 5: R = Phenyl, M = Cl-Mg (III) 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine manganese (III) chloride

염료 6: R=Phenyl, M= Ni (II) 5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine nickel(Ⅱ)Dye 6: R = Phenyl, M = Ni (II) 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine nickel (II)

염료 7: R=Phenyl, M= Cr (II) 5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine chromium(Ⅱ)Dye 7: R = Phenyl, M = Cr (II) 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine chromium (II)

염료 8: R=Phenyl, M= Zn (II) 5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine zinc(Ⅱ)Dye 8: R = Phenyl, M = Zn (II) 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine zinc (II)

염료 9: R=p-Mthoxyphenyl, M= Co (II) 5,10,15,20-Tetrakis(4-methoxyphenyl)-21H,23H-porphine cobalt(Ⅱ)Dye 9: R = p-Mthoxyphenyl, M = Co (II) 5,10,15,20-Tetrakis (4-methoxyphenyl)-21H , 23H -porphine cobalt (II)

염료 10: R=p-Mthoxyphenyl, M= Cl-Fe (III) 5,10,15,20-Tetrakis(4-methoxyphenyl)-21H,23H-porphine iron(Ⅲ) chlorideDye 10: R = p-Mthoxyphenyl, M = Cl-Fe (III) 5,10,15,20-Tetrakis (4-methoxyphenyl) -21H , 23H -porphine iron (III) chloride

<1-1> 염료 1(5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine)의 제조<1-1> Preparation of Dye 1 (5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H- porphine)

염료 1은 아래 반응식에 따라 제조되었다.Dye 1 was prepared according to the scheme below.

<반응식 1><Scheme 1>

Figure 112008035160333-PAT00003
Figure 112008035160333-PAT00003

벤즈알데히드 (1.525ml, 0.015mol)와 피롤 (1.04ml, 0.015mol)을 CH2Cl2 (1L)용매 조건에서 축합(condensation) 반응을 진행하였으며, 이때 반응 촉매로 boron trifluoride etherate (2.5M solution in CH2Cl2) 0.4ml를 첨가하였다. 실온에서 한 시간 동안 반응시킨 후 생성된 porphyrinogen을 oxidizing solution (10-2M DDQ solution in toluene)에 첨가한 후 110℃에서 환류시켜 염료 1을 합성하였다. 이렇게 합성된 염료 1은 column chromatography (CH2Cl2/petroleum ether=3/1)를 이용하여 정제하였으며, 수율은 약 45%(1.033g) 정도였다. 다음은 제조된 염료 1의 구조를 확인하기 위해서 NMR, IR, UV로 분석한 결과이다. Benzaldehyde (1.525ml, 0.015mol) and pyrrole (1.04ml, 0.015mol) CH 2 Cl 2 Condensation reaction was carried out under (1 L) solvent conditions, and 0.4 ml of boron trifluoride etherate (2.5M solution in CH 2 Cl 2 ) was added as a reaction catalyst. After reacting at room temperature for one hour, the resulting porphyrinogen was added to an oxidizing solution (10 -2 M DDQ solution in toluene) and refluxed at 110 ° C to synthesize dye 1. The synthesized dye 1 was purified by column chromatography (CH 2 Cl 2 / petroleum ether = 3/1), and the yield was about 45% (1.033 g). The following is the result of NMR, IR, UV analysis to confirm the structure of the prepared dye 1.

1) H-NMR(CDCl3, 500MHz) 결과 : δ 1.51(s, 2H, NH), 7.24(m, 4H, ArH), 7.75(m, 8H, ArH), 8.20(m, 8H, ArH) 1) H-NMR (CDCl 3 , 500MHz) Result: δ 1.51 (s, 2H, NH), 7.24 (m, 4H, ArH), 7.75 (m, 8H, ArH), 8.20 (m, 8H, ArH)

2) IR(KBr) 흡수 Peak: 3311(pyrrole), 3056(aromatic), 1440(pyrrole)㎝-1 2) IR (KBr) Absorption Peak: 3311 (pyrrole), 3056 (aromatic), 1440 (pyrrole) cm -1

3) UV-vis(λmax) 결과: 514nm3) UV-vis (λ max ) result: 514nm

제조된 염료 1에 대한 H-NMR 스펙트럼, IR-스펙트럼 및 UV-가시광 스펙트럼을 도 1a 내지 도 1c에 나타내었다.H-NMR spectrum, IR-spectrum and UV-visible spectrum for the prepared dye 1 are shown in FIGS. 1A-1C.

<1-2> 염료 2~8 제조<1-2> Manufacture of dyes 2-8

<1-1>에서 제조된 염료 1을 이용하여 아래 반응식과 같이 염료 2 내지 염료 8을 제조하였다.Dye 2 to Dye 8 were prepared using the dye 1 prepared in <1-1> as shown in the following scheme.

<반응식 2><Scheme 2>

Figure 112008035160333-PAT00004
Figure 112008035160333-PAT00004

5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphine (TPP) 1g과 각각의 metal salt 0.2g를 DMF (100ml)용매에 녹인 다음 환류 시켜 여러 종류의 메탈포르피린(염료 2~10)을 합성하였으며, UV-vis 스펙트럼을 이용하여 반응의 종결점을 확인할 수 있었다. 즉 TPP band가 사라지거나 스펙트럼에 더 이상 변화가 없을 때까지 반응을 시켜 반응을 완결하였다. 제조된 각각의 물질은 컬럼 크로마토그래피 (CHCl3 elute)를 이용하여 염료 1의 경우와 마찬가지로 정제하였으며, 95% 이상의 수율을 얻을 수 있었다. 제조된 각각의 염료들은 염료 1의 경우와 같이 NMR, IR, UV를 이용하여 구조분석을 하였다.Dissolve 1 g of 5,10,15,20-Tetraphenyl- 21H, 23H -porphine (TPP) and 0.2 g of each metal salt in DMF (100 ml) solvent and reflux to synthesize various metal porphyrins (dyes 2 to 10). And the end point of the reaction was confirmed by using the UV-vis spectrum. In other words, the reaction was completed until the TPP band disappeared or no longer changed in the spectrum. Each prepared material was purified using column chromatography (CHCl 3 elute) as in the case of the dye 1, yielding more than 95%. Each of the prepared dyes were analyzed by NMR, IR, UV as in the case of the dye 1.

1) 1H-NMR의 결과에서 TPP에 금속이 삽입됨으로써 피롤의 NH 피크가 사라짐을 관찰할 수 있었고, 피롤과 페닐 링의 피크들이 약간씩 shift됨을 관찰할 수 있었다.1) From the results of 1 H-NMR, the NH peak of pyrrole disappeared due to the insertion of metal into TPP, and the peaks of pyrrole and phenyl ring shifted slightly.

2) IR 스펙트럼을 통하여 메탈 삽입으로 인해 3311㎝-1 에 나타났던 피롤의 N-H 피크가 사라짐을 관찰할 수 있었다.2) From the IR spectrum, it could be observed that the NH peak of the pyrrole that appeared in 3311cm -1 disappeared due to the metal insertion.

3) UV-vis(λmax, 염료 2~8): 각 염료들은 다음과 같이 서로 다른 λmax를 나타내었다; (염료 2) 523nm, (염료 3) 540nm, (염료 4) 570nm, (염료 5) 620nm, (염료 6) 528nm, (염료 7 )514nm, (염료 8) 549nm.3) UV-vis (λ max , dyes 2-8): each dye showed different λ max as follows; (Dye 2) 523 nm, (Dye 3) 540 nm, (Dye 4) 570 nm, (Dye 5) 620 nm, (Dye 6) 528 nm, (Dye 7) 514 nm, (Dye 8) 549 nm.

<1-1>에 나타난 방법으로 염료 6을 제조하였을 때 나타난 IR의 변화는 도 2에 나타내었다. 이에 따르면, 염료 1에 금속이온이 도입되어 금속과 아민 사이에 결합이 형성되어 염료 6으로 바뀜에 따라 염료 1의 N-H 결합이 FTIR 스펙트럼에서 사라짐을 알 수 있으며, 이로써 염료 1에서부터 염료 2~8이 잘 제조되었음을 알 수 있었다. The change of IR shown when dye 6 was prepared by the method shown in <1-1> is shown in FIG. 2. According to this, the metal ions are introduced into the dye 1 to form a bond between the metal and the amine, and as a result, the NH bond of the dye 1 disappears from the FTIR spectrum as the dye 6 is changed. It was found to be well prepared.

<1-3> 염료 9, 10 제조<1-3> Preparation of dyes 9 and 10

아래 반응식에 따라 염료 9 및 염료 10을 합성하였다. Dye 9 and dye 10 were synthesized according to the following scheme.

<반응식 3><Scheme 3>

Figure 112008035160333-PAT00005
Figure 112008035160333-PAT00005

p-Methoxybenzaldehyde와 pyrrol을 이용하여 위의 염료 1의 제조방법에서 설명된 반응 조건으로 제조된 5,10,15,20-Tetra-p-methoxyphenyl-21H,23H-porphine (p-OMe-TPP)을 이용하여 염료 9와 10을 제조하였다. 염료 1과 동일한 기본 Porphyrine 구조를 지니고 있으면서 R 그룹으로 p-Methoxy group을 지닌 p-OMe-TPP를 Metal (Co, Fe) chloride와 위의 그림과 같이 DMF 용액에서 반응시킴으로써 염료 9와 10을 제조할 수 있었다. 반응의 종결 점은 염료 2~8의 합성과 마찬가지로 반응물의 UV-vis spectrum을 통하여 결정하였다. 제조된 염료 9와 10은 컬럼 크로마토그래피(CHCl3 elute)를 이용하여 정제하였으며, 95% 이상의 수율을 얻을 수 있 었다. 제조된 염료 9와 10의 NMR, IR, UV 분석 결과는 다음과 같다:Using p-Methoxybenzaldehyde and pyrrol, 5,10,15,20-Tetra-p-methoxyphenyl- 21H, 23H- porphine (p-OMe-TPP) prepared under the reaction conditions described in the above preparation method of dye 1 was prepared. Dyes 9 and 10 were prepared. Dyes 9 and 10 can be prepared by reacting p-OMe-TPP, which has the same basic porphyrine structure as Dye 1, with p-Methoxy group as R group, in metal (Co, Fe) chloride and DMF solution as shown above. Could. The end point of the reaction was determined through the UV-vis spectrum of the reactants as in the synthesis of dyes 2-8. The prepared dyes 9 and 10 were purified by column chromatography (CHCl 3 elute), yields of more than 95% can be obtained. The NMR, IR and UV analysis of the prepared dyes 9 and 10 are as follows:

1) 1H-NMR의 결과를 통해 δ 5.18에서 ρ-methoxyphenyl group의 CH3 피크를 확인하였으며, 1) The CH 3 peak of the ρ-methoxyphenyl group was confirmed at δ 5.18 by 1 H-NMR.

2) FTIR spectrum을 통해 2830㎝-1에서 CH3 피크를 확인하였으며, 1242㎝-1에서 PhOC의 피크를 확인하였다. 또한 염료 9와 10은 앞서 합성한 물질들과 달리 para 위치에 methoxy group이 치환되어 있으므로 이들은 1800-2000㎝-1 사이에서 링 치환 패턴을 나타내었다.2) From 2830㎝ -1 through FTIR spectrum The peak of CH 3 was confirmed and the peak of PhOC was confirmed at 1242 cm <-1> . In addition, unlike the previously synthesized materials, dyes 9 and 10 substituted methoxy groups in the para position, and thus they showed ring substitution patterns between 1800 and 2000 cm -1 .

3) UV-vis(λmax): (염료 9)531nm, (염료 10)510nm3) UV-vis (λ max ): (dye 9) 531 nm, (dye 10) 510 nm

도 3은 염료 9의 FTIR 스펙트럼이며, 염료 6의 것과 비교되어 있다.3 is the FTIR spectrum of Dye 9, compared to that of Dye 6.

실시예Example 2: 다공성 지지체의 제조 및 분석 2: Preparation and Analysis of Porous Supports

<2-1> 다공성 지지체의 제조<2-1> Preparation of Porous Support

Colorimetric Sensor Array를 제조하기에 적합한 지지체를 제조하기 위하여 본 연구에서는 여러 가지 고분자(PVDF, PVDF-HFP, PSf, PAN 등)를 이용하여 비대칭 다공성 Sheet를 제조하였다. In this study, asymmetric porous sheets were fabricated using various polymers (PVDF, PVDF-HFP, PSf, PAN, etc.) to prepare a support suitable for manufacturing Colorimetric Sensor Array.

각각의 고분자 재료 (PVDF, PVDF-HFP, PSf, PAN)를 NMP에 녹여 고분자/용매의 조성이 15/85 wt.%인 용액을 제조하였으며, 여과 및 탈가스 과정을 통해 제조된 용액 속에 존재하는 기포와 불순물을 제거하였다. 용액을 수평이 맞춰진 PET 부직 포 위에 일정량 부은 후 제막용 칼(YBA-5, Yoshimitsu, Japan)을 사용하여 일정 두께로 캐스팅하였으며, 이후 초순수에 침지시켜 비대칭 구조의 고분자 다공성 지지체를 제조하였다. 제조된 지지체는 약 50℃의 열수에서 2시간 이상 처리되었으며, 지지체 내부에 남아있는 NMP는 열수 처리 과정에서 완전히 제거되었다. 이렇게 제조된 지지체는 초순수로 여러 번 세척되어졌으며 제조된 지지체의 특성을 알아보기 위하여 SEM 사진, 접촉각 등을 살펴보았다.Each polymer material (PVDF, PVDF-HFP, PSf, PAN) was dissolved in NMP to prepare a solution having a polymer / solvent composition of 15/85 wt.%, Which was present in the solution prepared through filtration and degassing. Bubbles and impurities were removed. After a certain amount of the solution was poured on a leveled PET nonwoven fabric, it was cast to a certain thickness using a film forming knife (YBA-5, Yoshimitsu, Japan), and then immersed in ultrapure water to prepare a polymeric porous support having an asymmetric structure. The prepared support was treated in hot water at about 50 ° C. for at least 2 hours, and NMP remaining in the support was completely removed during the hydrothermal treatment. The thus prepared support was washed several times with ultrapure water and examined the SEM photographs, contact angles, etc. to find out the properties of the prepared support.

도 5는 PVDF, PVDF-HFP, PSf 및 PAN을 사용하여 제조된 다공성 지지체들의 FESEM 사진이다.5 is a FESEM photograph of porous supports prepared using PVDF, PVDF-HFP, PSf and PAN.

<2-2> 다공성 지지체의 기공 크기 조사<2-2> Pore size investigation of porous support

도 5는 PVDF, PVDF-HFP, PSf 및 PAN을 사용하여 제조된 다공성 지지체들의 FESEM 사진이다.5 is a FESEM photograph of porous supports prepared using PVDF, PVDF-HFP, PSf and PAN.

도 5에서 나타난 바와 같이 고분자마다 서로 다른 기공 크기와 표면 Morphology를 나타냄을 알 수 있으며 이러한 지지체의 특성들이 Colorimetric sensor array 제조에 영향을 미칠 것으로 보인다.As shown in FIG. 5, it can be seen that different polymers have different pore sizes and surface morphologies, and the characteristics of these supports will affect the fabrication of the colorimetric sensor array.

도 6은 이들 지지체의 기공 크기의 분포도이며 Permporometry를 이용하여 측정된 결과이다. 위의 결과로 볼 때 기공크기의 순서는 PVDF-HFP>PVDF>PSf> PAN이었으며, 대체로 0.2 마이크로미터 이하의 기공들로 구성되어 있음을 알 수 있었다. 6 is a distribution diagram of the pore sizes of these supports and the results measured using Permporometry. From the above results, the order of pore size was PVDF-HFP> PVDF> PSf> PAN. It was found that the pore size consisted of pores of 0.2 micrometer or less.

<2-3> 지지체들의 표면 친수성 측정 <2-3> Measurement of surface hydrophilicity of supports

제조된 지지체들의 표면 친수성을 알아보기 위해서 제조된 지지체들의 접촉각을 Contact Angle detector를 이용하여 측정하였으며 그 결과는 다음과 같다. The contact angles of the prepared supports were measured by using a contact angle detector in order to determine the surface hydrophilicity of the prepared supports. The results are as follows.

Figure 112008035160333-PAT00006
Figure 112008035160333-PAT00006

이상의 결과로부터 PVDF-HFP가 소수성이 가장 크고 PAN이 가장 작음을 알 수 있다. The above results show that PVDF-HFP has the highest hydrophobicity and the smallest PAN.

<2-4> 다공성 지지체들의 Colorimetric Sensor Array 제조 적합성(프린트 적합성) 조사<2-4> Manufacturing suitability (print suitability) investigation of colorimetric sensor array of porous supports

제조된 지지체들 중에서 Colorimetric Sensor Array를 제조하는데 가장 적합한 것을 알아내기 위해서 염료 1~10의 프린트 적합성을 알아보았다. Among the prepared supports, the print suitability of the dyes 1 to 10 was examined to find the most suitable for producing the Colorimetric Sensor Array.

도 7은 PVDF, PVDF-HFP, PSf 지지체에 본 발명의 감응성 염료를 패터닝한 결과이다. 도 7에 나타난 염료의 패터닝은 제조된 10가지 염료를 클로로벤젠에 농도 50 mmol이 되도록 용액을 제조하고, 이렇게 준비된 감응성 염료 용액을 마이크로-시린지를 이용하여 1 ㎕씩 제조된 지지체 표면에 적하하는 방법으로 패터닝하여 둥근 모양의 Spot들을 형성하였다. 7 is a result of patterning the sensitive dye of the present invention on PVDF, PVDF-HFP, PSf support. Patterning of the dye shown in Figure 7 is a method of preparing a solution to a concentration of 50 mmol in the chlorobenzene 10 dyes prepared, and the sensitive dye solution prepared in this way by dropping the surface of the support prepared by 1 μl using a micro-syringe Patterned with to form a round spots.

이상의 결과를 살펴보면 지지체 표면이 친수성에 가까울수록 패터닝 결과가 좋지 않음을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제조된 지지체 중에서는 PVDF와 PVDF-HFP 두 종류가 매우 적합한 것을 알 수 있었다.Looking at the above results it can be seen that the closer the surface of the support to the hydrophilic patterning results are poor. Therefore, among the supports prepared in this study, two types of PVDF and PVDF-HFP were found to be very suitable.

실시예 3: VOCs에 의한 염료의 색깔 변화 조사Example 3 Investigation of Color Change of Dye by VOCs

<3-1> VOCs 농도 조절 장치 구성 <3-1> VOCs Concentration Control System

본 발명에서 제조된 감응성 염료들은 다양한 종류의 VOC들의 다양한 농도 조건에서 색깔이 변화하게 된다. 다양한 농도의 VOC를 제조할 수 있는 VOCs 농도 조절장치는 아래 그림의 모식도와 같이 구성될 수 있다. Sensitive dyes prepared in the present invention will change color under various concentration conditions of various types of VOCs. VOCs concentration regulator that can produce various concentrations of VOC can be configured as shown in the diagram below.

Figure 112008035160333-PAT00007
Figure 112008035160333-PAT00007

1. Diluter의 4개의 라인에 각각 span gas 와 zero gas 그리고 out 라인을 reactor에 연결하고 마지막 vent 라인을 설치한다.1. Connect the span gas, zero gas and out lines to the reactor on each of the four lines of the diluter and install the last vent line.

2. Diluter의 전원을 켜고, 사용할 span gas 와 zero gas를 각각 0.25MPa, 0.4MPa로 맞춘다. 이때 zero gas의 압력은 span gas의 압력보다 높게 유지한다.2. Turn on the diluter and set the span gas and zero gas to 0.25MPa and 0.4MPa respectively. At this time, the pressure of zero gas is maintained higher than the pressure of span gas.

<3-2> VOCs에 의한 감응성 염료 색깔 변화<3-2> Sensitive Dye Color Change by VOCs

본 연구에서 제조된 10가지 감응성 염료의 VOCs에 의한 색깔 변화를 조사하기 위해서 <3-1>에서 설명한 바와 같은 VOCs 농도조절 장치를 구성하여 여러 가지 VOCs의 다양한 농도에서 염료 색깔 변화를 알아보았다. In order to investigate the color change by VOCs of 10 sensitive dyes prepared in this study, we constructed a VOCs concentration control device as described in <3-1> and examined dye color changes at various concentrations of various VOCs.

표 2는 다양한 VOC들의 표준 농도(100 ppm)에서의 감응성 염료 색깔을 나타내고 있다. 이에 따르면, VOC 0.0 ppm에서의 염료 자체 색깔이 접촉된 VOC의 종류에 따라 변화하고 있음을 확인할 수 있다. Table 2 shows the sensitive dye colors at standard concentrations (100 ppm) of various VOCs. According to this, it can be seen that the color of the dye itself at 0.0 ppm of VOC is changed depending on the type of VOC contacted.

구체적으로 살펴보면, 염료 1~10을 디클로로메탄 용매에 10mmol 농도로 용해시킨 후 PVDF 지지체 위에 패터닝한 다음 용매 제거를 위해 50℃ 진공 오븐에서 1시간 동안 건조시켰다. 용매가 제거되고 순수한 염료만이 패터닝 된 지지체를 실험실에서 고안한 장치에 넣고 DMF, pyridine, CHCl3, THF, 아세트산과 같은 VOCs에 노출시켰다. 이때 VOCs는 100ppm 농도의 표준 gas를 사용하였고, 색전이 이미지는 flatbed scanner(HP officejet 6110)를 통해 얻었다.Specifically, dyes 1 to 10 were dissolved in dichloromethane at a concentration of 10 mmol, patterned on a PVDF support, and then dried in a 50 ° C. vacuum oven for 1 hour to remove the solvent. The solvent was removed and only the pure dye patterned support was placed in a laboratory designed device and exposed to VOCs such as DMF, pyridine, CHCl 3 , THF, acetic acid. At this time, VOCs were used as a standard gas of 100ppm concentration, and embolization images were obtained through a flatbed scanner (HP officejet 6110).

Figure 112008035160333-PAT00008
Figure 112008035160333-PAT00008

<3-3> 수분에 의한 염료 색깔 변화의 영향 유무<3-3> Effect of Dye Color Change by Water

PVDF 다공성 지지체에 50mmol 농도(용매 : 클로로벤젠)의 염료를 코팅한 후 염료에 포함된 용매를 완전히 제거하기 위해서 40~50℃ 정도에서 1시간 동안 진공 건조하여 염료를 지지체에 패터닝하였다. 이렇게 제조된 센서 어레이에 대한 수분의 영향을 알아보기 위해서, 준비된 증류수에 15시간 동안 담그어 두면서 색깔변화를 살펴보았다. 도 8은 수분 0 상태(증류수에 담그기 전)의 센서 어레이의 패턴(A)과 15시간 동안 증류수에 담근 후의 센서 어레이 패턴(B)을 나타내고 있다. After coating a dye having a concentration of 50 mmol (solvent: chlorobenzene) on the PVDF porous support, the dye was patterned on the support by vacuum drying at about 40 to 50 ° C. for 1 hour to completely remove the solvent included in the dye. In order to examine the effect of moisture on the sensor array thus manufactured, the color change was examined while soaking in the prepared distilled water for 15 hours. FIG. 8 shows the pattern A of the sensor array in the water zero state (before dipping into distilled water) and the sensor array pattern B after soaking in distilled water for 15 hours.

도 8에 나타난 바와 같이, 증류수에 침지 15시간 이후에도 전혀 색깔 변화가 없는 것으로 보아 본 발명의 감응성 염료는 수분의 영향을 받지 않는다는 것을 알 수 있고, 이러한 현상은 패턴닝 후에도 동일함을 알 수 있었다.As shown in FIG. 8, it can be seen that the sensitive dye of the present invention is not affected by moisture, even after 15 hours of immersion in distilled water, and this phenomenon was found to be the same even after patterning.

이상 첨부된 표를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.While the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying tables, the present invention is not limited to the above embodiments, but may be embodied in various forms, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be appreciated that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 염료 1의 H-NMR 스펙트럼이고, 도 1b는 염료 1의 IR-스펙트럼이며, 도 1c는 염료 1의 UV-Visible 스펙트럼이다.FIG. 1A is an H-NMR spectrum of Dye 1 prepared according to one embodiment of the present invention, FIG. 1B is an IR-spectrum of Dye 1, and FIG. 1C is a UV-Visible spectrum of Dye 1. FIG.

도 2는 염료 1과 염료 6의 FTIR 스펙트럼이다.2 is the FTIR spectrum of Dye 1 and Dye 6.

도 3은 염료 6과 염료 9의 FTIR 스펙트럼이다.3 is the FTIR spectra of Dyes 6 and Dyes 9.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 지지체 제조에 사용된 상전이 공정의 모식도이다.Figure 4 is a schematic diagram of the phase change process used to prepare a porous support according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 PVDF, PVDF-HFP, PSf 및 PAN을 이용하여 제조된 다공성 지지체 표면의 FESEM 사진들이다. 5 are FESEM photographs of the surface of the porous support prepared using PVDF, PVDF-HFP, PSf and PAN according to one embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 PVDF, PVDF-HFP, PSf 및 PAN을 이용하여 제조된 다공성 지지체의 기공 크기의 분포를 나타내는 분포도이다.6 is a distribution diagram showing the distribution of pore sizes of porous supports prepared using PVDF, PVDF-HFP, PSf, and PAN according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 PVDF, PVDF-HFP, PSf 및 PAN을 이용하여 제조된 각 지지체 위에 본 발명의 염료 1~10을 패터닝한 결과를 나타내는 사진이다.7 is a photograph showing the results of patterning the dyes 1 to 10 of the present invention on each support prepared using PVDF, PVDF-HFP, PSf and PAN according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 센서 어레이의 수분 0 상태(증류수에 담그기 전)의 센서 어레이의 패턴(A)과 15시간 동안 증류수에 담근 후의 센서 어레이 패턴(B)을 나타낸다. FIG. 8 shows the pattern A of the sensor array in the water zero state (before dipping in distilled water) of the sensor array manufactured according to the embodiment of the present invention and the sensor array pattern B after soaking in distilled water for 15 hours.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 센서 어레이를 여러 VOC에 노출 전과 노출 후의 염료 색깔 변화를 나타내는 사진이다(칼라 이미지는 flatbed scanner(hp officejet 6110)으로 측정하였고, VOC 농도는 N2 중 50ppm임)이다. Figure 9 is a photograph showing the dye color change before and after exposure of the sensor array manufactured according to an embodiment of the present invention to various VOC (color image was measured with a flatbed scanner (hp officejet 6110), VOC concentration is N 2 Of 50 ppm).

도 10a은 색변화 정량화 장치의 개략도이고, 도 10b는 색변화 측정원리를 나타낸다(국제조명위원회의 반사색 측정원리인 45°/0°geometry에 근거하여 설계하였음). FIG. 10A is a schematic diagram of a color change quantification device, and FIG. 10B illustrates a color change measurement principle (designed based on 45 ° / 0 ° geometry, which is a reflection color measurement principle of the International Illumination Committee).

Claims (6)

하나 이상의 화학감응성 염료(Chemoresponsive dye) 및 이를 지지하는 고분자 다공성 지지체를 포함하는, 휘발성 유기화합물(VOC)을 검출하기 위한 화학 센서 어레이.A chemical sensor array for detecting a volatile organic compound (VOC) comprising at least one chemoresponsive dye and a polymeric porous support supporting the same. 제1항에 있어서, 상기 화학감응성 염료는 VOC와 반응하여 색깔 변화를 일으키는 것인 휘발성 유기화합물(VOC)을 검출하기 위한 센서 어레이.The sensor array of claim 1, wherein the chemically sensitive dye reacts with the VOC to cause a color change. 제1항에 있어서, 상기 VOC는 아민, 알데히드, 산, 에테르, 에스테르, 알콜, 아렌(Arenes) 및 할로카본으로 구성되는 군으로부터 선택되는, 휘발성 유기화합물(VOC)을 검출하기 위한 센서 어레이.The sensor array of claim 1, wherein the VOC is selected from the group consisting of amines, aldehydes, acids, ethers, esters, alcohols, arenes and halocarbons. 제1항에 있어서, 상기 화학감응성 염료는 하기 화학식을 가지는 화합물을 포함하는, 휘발성 유기화합물(VOC)을 검출하기 위한 센서 어레이:The sensor array of claim 1, wherein the chemically sensitive dye comprises a compound having the formula: <화학식><Formula>
Figure 112008035160333-PAT00009
Figure 112008035160333-PAT00009
상기 식에서, M은 CO, Cu, Fe, Mn, Ni, Cr 및 Zn로 구성되는 군으로부터 선택되고;Wherein M is selected from the group consisting of CO, Cu, Fe, Mn, Ni, Cr and Zn; R은 페닐 또는 p-메톡시페닐이다.R is phenyl or p-methoxyphenyl.
제1항에 있어서, 상기 고분자 다공성 지지체는 PVDF, PVDF-HFP, PSf 및 PAN으로 구성되는 군으로부터 선택되는 소수성 고분자인, 휘발성 유기화합물(VOC)을 검출하기 위한 센서 어레이.The sensor array of claim 1, wherein the polymeric porous support is a hydrophobic polymer selected from the group consisting of PVDF, PVDF-HFP, PSf, and PAN. 제1항의 센서 어레이를 이용하여 휘발성 유기화합물(VOC)을 검출하는 방법.A method of detecting volatile organic compounds (VOCs) using the sensor array of claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010036779A1 (en) 2009-12-04 2011-06-09 Hyundai Motor Co. Variable tappet, has external tappet body arranged around internal tappet body and movable against internal tappet body, and locking element movably arranged at external tappet body and connected with locking element connecting hole
KR20180097973A (en) * 2017-02-24 2018-09-03 경북대학교 산학협력단 Discoloration sensor and method of manufacturing the same
KR20210033572A (en) * 2019-09-18 2021-03-29 한국과학기술원 Highly responsive medium for fast identification of organic liquids

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