KR20100081098A - Single-walled carbon nanotube hydrogen gas sensor and its fabrication method - Google Patents

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연세대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A single-walled carbon nanotube hydrogen sensor and a method of manufacture thereof are provided to reduce the reaction time. CONSTITUTION: One or more single-walled carbon nanotubes(10) are prepared. A dendrimer(13) is formed on the carbon nanotube surface. The metal nanoparticle is functioned in the formed dendrimer as the reaction catalyzer with the hydrogen. Dendrimer is composed of the polyamidoamine dendrimer(14). The metal nanoparticle comprises one selected from palladium(Pd), platinum(Pt), rhodium(Rd), nickel(Ni), aluminum(Al), manganese(Mn), molybdenum(Mo), magnesium(Mg), and vanadium(V).

Description

단일벽 탄소나노튜브 수소센서 및 그의 제조방법{SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBE HYDROGEN GAS SENSOR AND ITS FABRICATION METHOD}SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBE HYDROGEN GAS SENSOR AND ITS FABRICATION METHOD}

본 발명은 단일벽 탄소나노튜브를 이용한 수소센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단일벽 탄소나노튜브에 덴드리머(dendrimer)를 합성한 후 수소에 대한 흡착 및 반응 특성이 우수한 금속 나노입자를 기능화시켜 구현한 단일벽 탄소나노튜브 수소센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen sensor using a single-walled carbon nanotubes, and more particularly, by synthesizing a dendrimer (dendrimer) on a single-walled carbon nanotubes by functionalizing the metal nanoparticles excellent in the adsorption and reaction properties for hydrogen. One single-walled carbon nanotube hydrogen sensor and a method of manufacturing the same.

최근 지속적인 화석연료 사용에 따라 지구 온난화와 같은 환경 오염 문제 및 화석연료 고갈에 따른 에너지 수급 문제가 대두되고 있으며, 이를 극복할 수 있는 대안으로서 청정 에너지 자원이며 앞으로 발전 가능성을 보여주고 있는 수소에 대해 관심이 집중되고 있으며 수소 에너지의 개발이 빠른 속도로 진행되고 있다.Recently, with the continuous use of fossil fuels, problems of environmental pollution such as global warming and energy supply and demand due to the depletion of fossil fuels are emerging, and as an alternative to overcome this, interest in hydrogen, which is a clean energy resource and shows potential for future development. This is concentrated and the development of hydrogen energy is proceeding at a rapid pace.

현재 이러한 수소 에너지를 범용화하기 위한 다양한 기술들이 실용화 단계에 도달하고 있으나, 수소가 청정 에너지로서 사용되기 이전에 공기 중에서 4%의 농도 이상으로 노출되는 경우 가연성을 가지고 쉽게 폭발하는 특성이 있으므로 수소 에너지를 쉽게 사용하기 위해서는 미량의 수소를 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 기술이 필수적으로 요구된다.At present, various technologies for generalizing such hydrogen energy have reached the practical stage, but since hydrogen is exposed to more than 4% of concentration in air before being used as clean energy, it is flammable and easily exploded, so In order to be easy to use, a technique for quickly and accurately detecting trace amounts of hydrogen is essential.

최근 센서용 수소 감지기술로 박막형 재료를 이용한 기술과 MISFET 등의 반도체를 이용한 기술이 보고되고 있다(F.Dimeo et al., 2003 Annual Merit Review). 그러나 이들 기술이 보유한 각각의 장점에도 불구하고, 수소센서의 핵심이라 할 수 있는 감지할 수 있는 초기 수소농도, 반응시간, 감지온도, 구동 소비전력 등의 측면에서 그 성능은 아직 미미한 수준에 머물러 있다.Recently, technologies using thin film materials and semiconductors such as MISFETs have been reported as hydrogen detection technologies for sensors (F.Dimeo et al., 2003 Annual Merit Review). However, despite their respective advantages, their performance is still insignificant in terms of detectable initial hydrogen concentration, reaction time, sensing temperature, and driving power consumption. .

이에 대한 대안으로 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled Carbon Nanotube;이하, SWCNT라 함)를 이용한 수소센서가 발표되고 있다. 이러한 SWCNT는 다양한 가스에 대한 높은 정도의 반응성과 낮은 밀도, 그리고 높은 표면적대 부피비의 특성을 가지고 있어 이러한 목적에 맞는 수소센서로서의 연구가 계속 진행되고 있다.As an alternative, a hydrogen sensor using single-walled carbon nanotubes (hereinafter referred to as SWCNT) has been announced. SWCNTs have high reactivity, low density, and high surface-to-volume ratios for various gases. Therefore, the SWCNT has been studied as a hydrogen sensor for this purpose.

그런데, 순수 SWCNT의 경우 수소와 거의 반응하지 않는다. 이러한 문제를 해결하기 위해 수많은 연구에서 촉매제로서 팔라듐(palladium:Pd) 나노입자를 스퍼터링(sputtering), 화학적층(chemical vapor deposition:CVD), 전자빔증착(e-beam evaporation), 전기도금법 등 다양한 방법을 통해 기능화시켜 수소와의 반응성이 극대화될 수 있다(Kong J, Chapline G and Dai H, Adv. Mater. 13,(2001)). 도 1은 종래기술에 따른 SWCNTs에 Pd 나노입자가 직접 기능화된 일례에 대한 투과형 전자현미경(TEM) 조직사진이다.However, pure SWCNT hardly reacts with hydrogen. In order to solve this problem, numerous studies have used various methods such as sputtering palladium (Pd) nanoparticles as a catalyst, chemical vapor deposition (CVD), e-beam evaporation, and electroplating. Functionalization through maximizing reactivity with hydrogen (Kong J, Chapline G and Dai H, Adv. Mater. 13, (2001)). 1 is a transmission electron microscope (TEM) tissue photograph of an example in which Pd nanoparticles are directly functionalized in SWCNTs according to the prior art.

이러한 SWCNT는 제조과정에서 금속적인 특성과 반도체적인 특성이 서로 섞여 있는 상태로 만들어진다. 반도체적인 특성이 우세한 경우 높은 민감도를 가지고 있으나 저 농도에서 급격히 반응시간이 느려지고, 연속적인 수소 농도의 변화에 대한 안정성과 변별성이 검증되지 않은 상태이다. 또한, 금속적인 특성이 우세한 경우 훨씬 낮은 민감도를 나타낸다. 이들 두 특성이 섞인 경우에는 민감도와 반응시간이 낮은 문제점이 있다.In the manufacturing process, the SWCNT is made of a mixture of metallic and semiconductor characteristics. In the case of dominant semiconductor characteristics, it has high sensitivity, but the reaction time is rapidly decreased at low concentrations, and stability and discrimination against continuous hydrogen concentration change have not been verified. In addition, it exhibits much lower sensitivity when the metallic properties prevail. When these two properties are mixed, there is a problem that the sensitivity and response time are low.

이와 같이, 종래의 SWCNT 형태의 수소센서들은 기존 수소센서의 문제점을 어느 정도 보완하였지만 감지능력, 민감도, 안정성, 저 농도에서의 빠른 반응시간 등의 과제에서 기존 센서에 대한 대안이 되지 못하는 실정이다.As such, the conventional SWCNT-type hydrogen sensors supplement the problems of the existing hydrogen sensor to some extent, but are not an alternative to the conventional sensors in the problems of sensing ability, sensitivity, stability, and fast reaction time at low concentration.

수소센서는 가까운 미래에 개발될 수소자동차 등 수소 에너지를 사용하게 되는 모든 기계장치에 반드시 필요한 기술이며, 아울러 미래 연료에 대한 안전 대책 및 그 실효성을 보증할 수 있는 원천기술로서 그 기술개발이 시급한 실정이다.Hydrogen sensor is a necessary technology for all machinery that uses hydrogen energy such as hydrogen car to be developed in the near future, and it is urgent to develop the technology as a source technology that can guarantee safety measures and effectiveness for future fuel. to be.

따라서 본 발명자들은 종래의 SWCNT 형태로 제조된 수소센서에 비해 보다 우수한 감지능력과 안정성을 추구함과 동시에, 민감도가 우수하고 저 농도에서도 빠른 반응시간을 가질 수 있는 수소센서를 구현할 수 있는 방법을 검토하였다. 그 결과, SWCNT에 덴드리머(dendrimer)를 합성시킨 후 수소와의 반응을 위한 촉매제로서 수소에 대한 흡착 및 반응 특성이 우수한 금속 나노입자를 기능화시키면 성능이 우수한 수소센서를 얻을 수 있음을 발견하였고, 더 나아가 이와 같이 얻어진 수소센서에서 소정의 열처리를 통해 덴드리머를 분해함으로써 성능이 더 우수한 수소센서를 얻을 수 있음을 발견하였다. 이에 본 발명을 제시하는 것이다.Therefore, the present inventors have pursued a better detection capability and stability than a hydrogen sensor manufactured in the form of a conventional SWCNT, and at the same time, a method of realizing a hydrogen sensor having excellent sensitivity and a fast reaction time even at a low concentration is examined. It was. As a result, it was found that a hydrogen sensor having excellent performance can be obtained by synthesizing a dendrimer in SWCNT and functionalizing metal nanoparticles having excellent adsorption and reaction properties for hydrogen as a catalyst for reaction with hydrogen. Furthermore, it was found that hydrogen sensor having better performance can be obtained by decomposing the dendrimer through a predetermined heat treatment in the hydrogen sensor thus obtained. The present invention is therefore presented.

그러므로, 본 발명은 통상의 방법으로 마련된 SWCNT에 덴드리머를 합성한 후 촉매제로서 특정 금속 나노입자를 기능화시킴으로써 수소 감지능력이 우수한 수소센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a hydrogen sensor having excellent hydrogen detection ability by synthesizing a dendrimer in SWCNT prepared by a conventional method and functionalizing specific metal nanoparticles as a catalyst.

또한, 본 발명은 통상의 방법으로 마련된 SWCNT에 덴드리머를 합성하고 특정 금속 나노입자를 기능화시킨 후 소정의 열처리를 통해 그 덴드리머를 분해시킴으로써 SWCNTs와 금속 나노입자 간의 간격을 좁혀 저 농도에서 반응시간이 빠르고 민감도가 우수한 수소센서의 제조방법을 제공함을 하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention synthesizes a dendrimer in the SWCNT prepared by a conventional method, and functionalize the specific metal nanoparticles and then decompose the dendrimer through a predetermined heat treatment to narrow the gap between the SWCNTs and the metal nanoparticles, the reaction time is fast at low concentration Another object is to provide a method of manufacturing a hydrogen sensor having excellent sensitivity.

또한, 본 발명은 상기의 제조방법을 통해 제조된 수소센서를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to provide a hydrogen sensor manufactured through the above manufacturing method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,

하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 마련하는 공정;Preparing at least one single-walled carbon nanotube (SWCNT);

상기 SWCNT 표면에 덴드리머를 형성하는 공정; 및Forming a dendrimer on the surface of the SWCNT; And

상기 형성된 덴드리머에 수소와의 반응 촉매제로 금속 나노입자를 기능화시키는 공정; 을 포함하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법에 관한 것이다.Functionalizing the metal nanoparticles with the reaction catalyst with hydrogen in the formed dendrimer; It relates to a method of manufacturing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor comprising a.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to another aspect of the present invention,

하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 마련하는 공정;Preparing at least one single-walled carbon nanotube (SWCNT);

상기 SWCNT 표면에 덴드리머를 형성하는 공정;Forming a dendrimer on the surface of the SWCNT;

상기 형성된 덴드리머에 수소와의 반응 촉매제로서 금속 나노입자를 기능화시키는 공정; 및Functionalizing the metal nanoparticles as the reaction catalyst with hydrogen in the formed dendrimer; And

상기 덴드리머를 열처리를 통해 열로서 분해시키는 공정; 을 포함하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법에 관한 것이다.Decomposing the dendrimer as heat through heat treatment; It relates to a method of manufacturing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor comprising a.

이때, 본 발명은 상기 열처리 공정은 200℃에서 10~13 시간 동안 유지하는 공정을 포함하는 것이 바람직하며, 더 나아가 상기 온도 유지공정 이후에 25℃까지 감온시키는 공정을 추가로 포함할 수도 있다.At this time, the present invention preferably comprises the step of maintaining the heat treatment step for 10 to 13 hours at 200 ℃, and may further include a step of reducing the temperature to 25 ℃ after the temperature maintenance process.

본 발명에서, 상기 덴드리머는 폴리아미도아민[poly(amidoamine)(PAMAM)] 덴드리머임이 바람직하다.In the present invention, the dendrimer is preferably a polyamidoamine [poly (amidoamine) (PAMAM)] dendrimer.

본 발명에서, 상기 촉매제로서의 금속은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 바나듐(V) 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.In the present invention, the metal as the catalyst is palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rb), nickel (Ni), aluminum (Al), manganese (Mn), molybdenum (Mo), magnesium (Mg), vanadium It is preferable that it is any selected from (V).

본 발명에서, 상기 SWCNT 표면에 덴드리머를 형성하는 공정은,In the present invention, the step of forming a dendrimer on the SWCNT surface,

상기 SWCNT를 질산(H2NO3) 및 황산(H2SO4)의 혼합용액에서 2~4 시간 동안 소니케이트시켜 카르복시기(carboxyl) 그룹을 상기 SWCNT 표면에 형성하는 공정; 상기 SWCNT를 에틸렌디아민(ethylenediamine) 및 HATU(N-[(dimethylamino)-1H-1,2,3-triazolo(4,5,6) pyridine-1-ylmethylmethanaminium hexafluorophosphate N-oxide])의 혼합용액 내에서 3~5 시간 동안 소니케이트(sonicate)시켜 그 산화된 SWCNT의 말단에 아민(amine) 그룹을 형성하는 공정; 및 상기 SWCNT를 1차적으로 메틸 아크릴산염(methyl acrylate)에 침지한 후, 2차적으로 에틸렌 디아민(ethylene diamine) 용액에 침지하여 덴드리머를 합성하는 공정; 을 포함함이 바람직하다.Forming a carboxyl group on the surface of the SWCNT by sonicating the SWCNT in a mixed solution of nitric acid (H 2 NO 3 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) for 2 to 4 hours; The SWCNTs were mixed in ethylenediamine and HATU (N-[(dimethylamino) -1H-1,2,3-triazolo (4,5,6) pyridine-1-ylmethylmethanaminium hexafluorophosphate N-oxide]) Sonicating for 3-5 hours to form amine groups at the ends of the oxidized SWCNTs; And synthesizing the dendrimer by first immersing the SWCNT in methyl acrylate and then, secondly, in ethylene diamine solution. It is preferable to include.

여기서, 상기 질산 및 황산의 혼합용액의 온도는 35~45℃임이 바람직하고, 상기 SWCNT(mg):질산용액(㎖):황산용액(㎖)은 2:1:3인 것이 바람직하다. 또한, 상기 SWCNT(mg):에틸렌디아민(mg):HATU(mg)의 비율은 20:10:1인 것이 바람직하다.Here, the temperature of the mixed solution of nitric acid and sulfuric acid is preferably 35 ~ 45 ℃, the SWCNT (mg): nitric acid solution (ml): sulfuric acid solution (ml) is preferably 2: 1: 3. In addition, the ratio of SWCNT (mg): ethylenediamine (mg): HATU (mg) is preferably 20: 10: 1.

본 발명에서, 상기 덴드리머를 합성하는 공정은,In the present invention, the step of synthesizing the dendrimer,

상기 마이클 추가반응을 통해 말단에 에스터 그룹이 형성된 초기 덴드리머를 합성하는 공정; 및 상기 초기 덴드리머 말단에 형성된 에스터 그룹에 아민 그룹을 형성함으로써 최종 덴드리머를 형성하는 공정; 을 포함하는 것이 바람직하다.Synthesizing an initial dendrimer having an ester group formed at the terminal through the Michael addition reaction; And forming a final dendrimer by forming an amine group in the ester group formed at the initial dendrimer end; It is preferable to include.

본 발명에서, 상기 아민그룹 형성공정 및 덴드리머 합성공정은 순차적으로 2~5회 추가로 반복하여 실시할 수도 있다.In the present invention, the amine group forming step and the dendrimer synthesis step may be repeatedly performed additionally two to five times.

본 발명에서, 상기 금속 나노입자는 스퍼터링, 화학적층(CVD), 전자빔증착 또는 전기도금법 중 선택된 하나의 방법을 이용하여 기능화시킬 수 있다.In the present invention, the metal nanoparticles can be functionalized using any one method selected from sputtering, chemical layer (CVD), electron beam deposition or electroplating.

본 발명에서, 상기 금속 나노입자는 Pd로 이루어지며 수용액이나 pH2의 산 용액에서 상기 덴드리머가 형성된 SWCNT 위에 0.1M PdCl42-와 1.0M NaBH4의 환원을 통해 기능화시킬 수 있다.In the present invention, the metal nanoparticles are made of Pd and can be functionalized by reduction of 0.1M PdCl42- and 1.0M NaBH4 on the SWCNT in which the dendrimer is formed in an aqueous solution or an acid solution of pH2.

또한, 본 발명은 상기한 제조방법들에 의해 제조된 탄일벽 탄소나노튜브 수소센서에 관한 것이다.The present invention also relates to a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor manufactured by the above-described manufacturing methods.

또한, 본 발명은,In addition, the present invention,

적어도 하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT);At least one single-walled carbon nanotube (SWCNT);

상기 SWCNT 표면에 형성된 덴드리머; 및A dendrimer formed on the surface of the SWCNT; And

상기 덴드리머에 수소와의 반응 촉매제로서 기능화된 금속 나노입자; 를 포함하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서에 관한 것이다.Metal nanoparticles functionalized as reaction catalysts with hydrogen in the dendrimer; It relates to a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor comprising a.

나아가, 본 발명은,Furthermore, the present invention,

적어도 하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT);At least one single-walled carbon nanotube (SWCNT);

상기 SWCNT 표면에 형성된 덴드리머가 열에 의해 분해된 후의 덴드리머 잔해 층; 및A dendrimer debris layer after the dendrimer formed on the surface of the SWCNT is decomposed by heat; And

상기 SWCNT 표면 및 덴드리머의 잔해층에 수소와의 반응 촉매제로서 기능화되어 있는 금속 나노입자; 를 포함하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서에 관한 것이다.Metal nanoparticles functionalized as a reaction catalyst with hydrogen on the SWCNT surface and the residue layer of the dendrimer; It relates to a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor comprising a.

본 발명에서, 상기한 수소센서에서의 상기 SWCNT는 직경이 1.0~1.2㎚, 길이가 20㎛, 순도가 60~70wt%인 것이 바람직하다.In the present invention, the SWCNT in the hydrogen sensor is preferably 1.0 ~ 1.2nm in diameter, 20㎛ in length, purity is 60 ~ 70wt%.

본 발명에서, 상기 덴드리머는 폴리아미도아민[poly(amidoamine)(PAMAM)] 덴드리머임이 바람직하다.In the present invention, the dendrimer is preferably a polyamidoamine [poly (amidoamine) (PAMAM)] dendrimer.

본 발명에서, 상기 촉매제로서의 금속은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 바나듐(V) 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다. In the present invention, the metal as the catalyst is palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rb), nickel (Ni), aluminum (Al), manganese (Mn), molybdenum (Mo), magnesium (Mg), vanadium It is preferable that it is any selected from (V).

본 발명에서, 상기 수소센서는,In the present invention, the hydrogen sensor,

상기 SWCNT에 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 SWCNT의 저항변화에 따른 전기신호를 분석하는 신호분석부; 를 추가로 포함함이 바람직하다.A power supply unit supplying power to the SWCNT; And a signal analyzer for analyzing the electrical signal according to the resistance change of the SWCNT. It is preferred to further include.

본 발명에 따르면 SWCNT에 덴드리머를 적용함으로써 기존과는 다른 메커니즘에 의해 반응시간이 크게 감소되는 효과가 있고, 열처리를 통한 덴드리머의 열분해를 유도함으로써 기존의 민감도를 유지한 상태에서 수소 감지 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다.According to the present invention, by applying a dendrimer to the SWCNT, the reaction time is greatly reduced by a mechanism different from the conventional one, and by inducing thermal decomposition of the dendrimer through heat treatment, hydrogen detection time is dramatically reduced while maintaining the existing sensitivity. Can be reduced.

또한, 본 발명에 따르면 기존에 비해 낮은 수소 농도에 대해 빠르고 정확한 감지가 가능하고 연속적인 수소에 대한 반응에서 가역적이며 각 검출된 농도에 대한 차별성을 명확하게 할 수 있다.In addition, according to the present invention, a faster and more accurate detection is possible for a lower hydrogen concentration than the conventional one, and reversible in response to continuous hydrogen, and it is possible to clarify the differentiation for each detected concentration.

나아가, 본 발명에 따르면 초기 수소의 노출에 의한 저 농도의 수소를 더 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 장점이 있다.Furthermore, according to the present invention, there is an advantage in that low concentration of hydrogen due to initial exposure of hydrogen can be detected more quickly and accurately.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타낸 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 수소센서의 제조공정을 나타내는 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the manufacturing process of a single-wall carbon nanotube (SWCNT) hydrogen sensor according to the present invention.

도 2(a)에서와 같이, 먼저 본 발명에서는 적어도 하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNTs)(10)를 마련한다. 바람직하게는 다수의 SWCNT로 이루어진 SWCNTs 다발을 마련한다. 이러한 SWCNT(s)는 통상의 공지된 기술로 제조될 수 있다(한국등록특허 0432056호, 국제공개특허 WO06/055679, WO02/038496 외). 또한 본 발명에서는 Hyperion Catalysis, Carbon Nanotechnologies, NEC, MITSUBISHI, iljin nanotech 등에서 제조한 공지의 SWCNT 제품을 구입하여 마련할 수도 있다. 이러한 SWCNT는 수 ㎚의 직경을 갖는 튜브 구조를 갖는다.As shown in FIG. 2 (a), first, at least one single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) 10 are provided in the present invention. Preferably, a bundle of SWCNTs consisting of a plurality of SWCNTs is provided. Such SWCNT (s) may be prepared by a conventional known technique (Korean Patent No. 0432056, International Publication No. WO06 / 055679, WO02 / 038496 et al.). In the present invention, it is also possible to purchase and arrange known SWCNT products manufactured by Hyperion Catalysis, Carbon Nanotechnologies, NEC, MITSUBISHI, iljin nanotech, and the like. This SWCNT has a tube structure with a diameter of several nm.

이어, 본 발명에서는 도 2(b)와 같이, SWCNT(10)를 황산 및 질산의 혼합용액 내에 침지시킨 후 2~4 시간 동안 소니케이트(sonicate)시켜 카르복시(carboxyl) 그룹을 그 SWCNT 표면에 형성한다. 바람직하게는 SWCNT에 카르복시기(-COOH)(11)가 결합된 형태를 갖는다. 이때, 혼합용액의 온도는 35~45℃임이 바람직하다. 특히 40℃임이 더 바람직하다. 또한, 질산용액(HNO3)(㎖)과 황산용액(H2SO4)(㎖)은 1:3 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 SWCNT(mg), 질산용액(㎖) 및 황산용액(㎖)을 2:1:3 비율로 SWCNT의 표면을 산화시킨다.Subsequently, in the present invention, as shown in FIG. 2 (b), the SWCNT 10 is immersed in a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid and then sonicated for 2 to 4 hours to form carboxyl groups on the surface of the SWCNT. do. Preferably, the carboxyl group (-COOH) 11 is bonded to SWCNT. At this time, the temperature of the mixed solution is preferably 35 ~ 45 ℃. It is more preferable that it is especially 40 degreeC. In addition, the nitric acid solution (HNO 3 ) (ml) and the sulfuric acid solution (H 2 SO 4 ) (ml) are preferably mixed in a 1: 3 ratio. More preferably, the surface of SWCNT is oxidized in a 2: 1: 3 ratio of SWCNT (mg), nitric acid solution (ml) and sulfuric acid solution (ml).

계속하여, 본 발명에서는 도 2(c)에서와 같이, 위에서 산화된 SWCNT를 에틸렌디아민(ethylenediamine) 및 HATU(N-[(dimethylamino)-1H-1,2,3-triazolo(4,5,6) pyridine-1-ylmethylmethanaminium hexafluorophosphate N-oxide])의 혼합용액 내에 침지시킨 후 3~5 시간 동안 소니케이트(sonicate)시켜 그 산화된 SWCNT의 말단에 아민(amine) 그룹(12)을 형성한다. 이때, SWCNT(mg):에틸렌디아민(mg):HATU(mg)의 비율은 20:10:1인 것이 바람직하다.Subsequently, in the present invention, as shown in FIG. 2 (c), SWCNTs oxidized in the above-mentioned form may be substituted with ethylenediamine and HATU (N-[(dimethylamino) -1H-1,2,3-triazolo (4,5,6). immersed in a mixed solution of pyridine-1-ylmethylmethanaminium hexafluorophosphate N-oxide]) and then sonicated for 3 to 5 hours to form an amine group 12 at the end of the oxidized SWCNT. At this time, the ratio of SWCNT (mg): ethylenediamine (mg): HATU (mg) is preferably 20: 10: 1.

이어, 본 발명에서는 도 2(d)와 같이, 위에서 아민 그룹이 형성된 SWCNT에 마이클 추가(Michael addition)반응을 통해 초기 덴드리머(13)를 형성한다. 예컨대, 아민 그룹이 형성된 SWCNT를 메틸 아크릴산염(methyl acrylate)에 침지시켜 에틸렌디아민이 메탄올에 에스터 말단 그룹을 제공하여 1차적으로 초기 덴드리머(13) 를 합성하도록 한다.Subsequently, in the present invention, as shown in FIG. 2 (d), the initial dendrimer 13 is formed through the Michael addition reaction to the SWCNT in which the amine group is formed. For example, SWCNTs in which amine groups are formed are immersed in methyl acrylate so that ethylenediamine provides ester end groups in methanol to primarily synthesize the initial dendrimer 13.

이어, 본 발명에서는 도 2(e)와 같이, 초기 덴드리머(13)가 형성된 SWCNT를 에틸렌디아민(ethylenediamine) 용액에 침지함으로써 말단의 에스터에 있는 초기 덴드리머가 여분의 메탄올에 들어 있는 에틸렌디아민을 가지고 아민 그룹을 그 말단에 생성함으로써 2차적으로 최종 덴드리머(dendrimer)(14)를 합성한다. 바람직하게는 폴리아미도아민[poly(amidoamine)(PAMAM)] 덴드리머를 형성한다. 이러한 덴드리머는 0.5~3nm의 두께로 형성함이 바람직하다.Then, in the present invention, as shown in Figure 2 (e), by immersing the SWCNT in which the initial dendrimer 13 is formed in an ethylenediamine solution, the initial dendrimer in the terminal ester has an ethylenediamine contained in excess methanol The final dendrimer 14 is synthesized secondary by creating groups at its ends. Preferably it forms a polyamidoamine (PAMAM) dendrimer. Such dendrimer is preferably formed to a thickness of 0.5 ~ 3nm.

이때, 본 발명의 다른 실시 예에서는 필요에 따라 선택적으로 도 2(d) 및 도 2(e)와 같이 이러한 1,2차 과정을 2~4회 반복할 수도 있다. 이는 도 2(f)와 같이 SWCNT에 더 많은 덴드리머를 형성하기 위한 것이다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 이러한 1,2차 과정을 1회 또는 5회 이상 반복해서 실시하여도 무방하다.At this time, in another embodiment of the present invention, if necessary, the first and second processes may be repeated two to four times as shown in FIGS. 2 (d) and 2 (e). This is to form more dendrimers in the SWCNT as shown in FIG. 2 (f). However, the present invention is not limited thereto, and the first and second processes may be repeated once or five times or more.

이어, 본 발명에서는 도 2(g)와 같이, 덴드리머(14) 형성 후 SWCNT(10)에 수소와의 반응을 위한 촉매제로서 수소에 대한 흡착 및 반응 특성이 우수한 소정의 금속 나노입자(15)를 기능화(functionalized)시킨다. 이러한 금속 나노입자(15)의 기능화는 스퍼터링(sputtering), 화학적층(chemical vapor deposition:CVD), 전자빔증착(e-beam evaporation), 전기도금법 등 다양한 방법을 통해 구현이 가능하다. 이로써, 수소와의 반응성이 우수한 금속 나노입자를 기능화하여 SWCNT는 수소와의 반응성이 극대화될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에서 금속 나노입자(15)는 수 소와의 반응을 위한 촉매제로서 수소에 대한 흡착성 및 반응성이 우수한 금속 물질을 나노입자로 구현한 것이 바람직하다. 예컨대, 이러한 금속 나노입자(15)는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rd), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 바나듐(V) 중 선택된 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, as shown in Figure 2 (g), after forming the dendrimer 14, the predetermined metal nanoparticles (15) having excellent adsorption and reaction properties for hydrogen as a catalyst for the reaction with hydrogen to the SWCNT (10) Functionalized. The functionalization of the metal nanoparticles 15 may be implemented through various methods such as sputtering, chemical vapor deposition (CVD), e-beam evaporation, and electroplating. Thus, by functionalizing the metal nanoparticles excellent in the reactivity with hydrogen SWCNT can be maximized the reactivity with hydrogen. At this time, in the embodiment of the present invention, the metal nanoparticle 15 is preferably a metal material having excellent adsorption and reactivity with hydrogen as a catalyst for the reaction with hydrogen. For example, the metal nanoparticles 15 may include palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rd), nickel (Ni), aluminum (Al), manganese (Mn), molybdenum (Mo), magnesium (Mg), It is preferable to include any one selected from vanadium (V).

상술한 공정으로 제조된 본 발명의 SWCNT(s) 수소센서는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT(s))(10), 그 SWCNT(s)(10)의 표면에 형성된 덴드리머(14), 이러한 덴드리머(14)에 기능화된 금속 나노입자(15)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 금속 나노입자(15)는 Pd, Pt, Rd, Ni, Al, Mn, Mo, Mg, V 등이 될 수 있다. 이와 같이 제조된 SWCNT(s) 수소센서는 기존에 덴드리머 없이 바로 SWCNT(s)(10)에 금속 나노입자(15)를 기능화한 경우에 비하여, 덴드리머의 3차원적인 가지의 형성으로 인해 훨씬 많은 금속 나노입자(15)가 SWCNT(s)(10)에 기능화되므로 수소에 대한 반응시간이 빨라지고 민감도가 향상되는 효과를 가져올 수 있다. 또한 고밀도의 Pd 나노입자(15)로 인해 초기 수소 농도를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 저 농도의 수소가스에 대해서도 빠르고 정확하게 감지할 수 있게 된다.The SWCNT (s) hydrogen sensor of the present invention manufactured by the above-described process is a single-walled carbon nanotube (SWCNT (s)) 10, a dendrimer 14 formed on the surface of the SWCNT (s) 10, such a dendrimer It can be configured to include the metal nanoparticles (15) functionalized in the (14). In this case, the metal nanoparticles 15 may be Pd, Pt, Rd, Ni, Al, Mn, Mo, Mg, V, or the like. The SWCNT (s) hydrogen sensor thus manufactured is much more metal due to the formation of three-dimensional branches of the dendrimer than in the case where the metal nanoparticles 15 are functionalized in the SWCNT (s) 10 without a dendrimer. Since the nanoparticles 15 are functionalized in the SWCNT (s) 10, the reaction time for hydrogen may be increased and the sensitivity may be improved. In addition, the high density Pd nanoparticles 15 may not only lower initial hydrogen concentration, but also quickly and accurately detect low concentration hydrogen gas.

한편, 본 발명에서는 선택적으로 도 2(a-f)를 통해 구현된 SWCNT 소자(10), 다시 말하면, 상기와 같이 덴드리머(14)를 형성한 후 금속 나노입자(15)가 기능화된 SWCNT 소자(10)를 열처리할 수도 있다. 이때, 열처리는 200℃에서 10~13시간 동안 진행한다. 또한 선택적으로 그 이후에 다시 25℃까지 감온시킬 수도 있다. 이러 한 열처리 공정은 금속 나노입자(15)의 개수는 그대로 유지한 채 덴드리머(14)를 열로서 분해하기 위한 것이다. 그 결과 덴드리머(2)는 열에 의해 분해되어(분해된 잔해들은 남을 수도 있음) 금속 나노입자(15)와 SWCNT(10) 사이의 거리를 더욱 좁힐 수 있으며, 이로써 금속을 수소와의 반응을 위한 촉매제로 하여 SWCNT(10)의 수소에 대한 반응시간 및 민감도를 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 열처리 공정은 선택적으로 채택될 수 있으며, 열처리를 하지 않은 경우보다 훨씬 나은 반응시간 및 민감도를 보인다.Meanwhile, in the present invention, the SWCNT device 10 selectively implemented through FIG. 2 (af), that is, the SWCNT device 10 in which the metal nanoparticles 15 are functionalized after forming the dendrimer 14 as described above. May be heat treated. At this time, the heat treatment is performed for 10 to 13 hours at 200 ℃. It may also optionally be further reduced to 25 ° C thereafter. This heat treatment step is for decomposing the dendrimer 14 as heat while maintaining the number of the metal nanoparticles 15 as it is. As a result, the dendrimer 2 can be thermally decomposed (decomposed debris may remain), further narrowing the distance between the metal nanoparticles 15 and the SWCNT 10, thereby providing a catalyst for the reaction of the metal with hydrogen. As a result, the reaction time and sensitivity of the SWCNT 10 to hydrogen can be improved. This heat treatment process can be selectively adopted and shows much better reaction time and sensitivity than without heat treatment.

이와 같이, 열처리 공정을 통해 구현된 SWCNT 수소센서는 SWCNT(s)(10)와 그 SWCNT(s)의 표면에 기능화된 금속 나노입자(15)를 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이 제조된 SWCNT(s) 수소센서는 기존의 덴드리머 없이 바로 SWCNT(s)에 금속 나노입자(15)를 기능화한 경우에 비해 훨씬 많은 금속 나노입자(15)가 SWCNT(s)(10)에 기능화되므로 수소에 대한 반응시간이 빨라지고 민감도가 향상되는 효과를 가져올 수 있다. 또한 고밀도의 금속 나노입자(15)로 인해 초기 수소 농도를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 저 농도의 수소가스에 대해서도 빠르고 정확하게 감지할 수 있다.As such, the SWCNT hydrogen sensor implemented through the heat treatment process may include SWCNT (s) 10 and metal nanoparticles 15 functionalized on the surface of the SWCNT (s). In the SWCNT (s) hydrogen sensor manufactured as described above, much more metal nanoparticles 15 are added to the SWCNT (s) (10) than when the metal nanoparticles (15) are functionalized directly in the SWCNT (s) without a conventional dendrimer. Functionalization can result in faster reaction time for hydrogen and improved sensitivity. In addition, the high density metal nanoparticles 15 may not only lower initial hydrogen concentration, but also quickly and accurately detect low concentration hydrogen gas.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단일벽 탄소나노튜브 수소센서로 구현된 디바이스를 나타내는 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing a device implemented as a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 단일벽 탄소나노튜브 수소센서(200)는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)(210), SWCNT(210)의 표면에 형성된 덴드리머(220), 덴드리머(220)에 기능화된 Pd 나노입자(230), SWCNT(210)에 전원을 공급하는 전원부(240) 및 SWCNT(210)의 전기신호를 분석하는 신호분석부(250)를 포함하여 구성되어 있다. 이러한 SWCNT 수소센서(200)는 바람직하게는 Si/SiO2 기판에 구현될 수 있다. 이때, SWCNT는 SWCNTs 다발(bundle)로 구현됨이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the single-walled carbon nanotube hydrogen sensor 200 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a single-walled carbon nanotube (SWCNT) 210 and a dendrimer 220 formed on the surface of the SWCNT 210. And a Pd nanoparticle 230 functionalized to the dendrimer 220, a power supply unit 240 for supplying power to the SWCNT 210, and a signal analysis unit 250 for analyzing an electrical signal of the SWCNT 210. have. The SWCNT hydrogen sensor 200 may be preferably implemented on a Si / SiO 2 substrate. In this case, the SWCNT is preferably implemented as a bundle of SWCNTs.

본 발명에 따른 SWCNT 수소센서(200)가 수소가스가 분위기에 노출되면 수소분자는 원자의 형태로 금속에 흡착된다. 흡착된 수소 원자는 자신의 전자를 금속에 공급하며 금속의 일함수(work function)를 낮추는 역할을 한다. 이렇게 생긴 과잉의 전자는 금속에서 SWCNT로 이동하고 홀(hole)이 캐리어(carrier)로 작용하고 있는 SWCNT의 캐리어 감소 효과를 가져와 그 SWCNT의 저항을 높이게 된다.When the SWCNT hydrogen sensor 200 according to the present invention is exposed to the atmosphere of hydrogen gas, hydrogen molecules are adsorbed to the metal in the form of atoms. Adsorbed hydrogen atoms supply their electrons to the metal and serve to lower the work function of the metal. The excess electrons move from the metal to the SWCNT, bringing about a carrier reduction effect of the SWCNT in which the hole acts as a carrier, thereby increasing the resistance of the SWCNT.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명의 다른 실시 예에서는 도 3의 SWCNT 수소센서에서 덴드리머(220)를 열처리하여 열로서 분해한 수소센서를 제공할 수도 있다. 이는 덴드리머를 분해함으로써 SWCNT(210)와 금속 나노입자(230) 간의 거리를 더욱 가깝게 하여 수소에 대한 반응시간을 빠르게 할 수도 있다. 따라서, 이러한 수소센서는 적어도 하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT), 그 SWCNT 표면에 형성된 덴드리머가 열에 의해 분해된 후의 덴드리머 잔해층 및 그 SWCNT 표면 및 덴드리머 잔해층에 기능화되어 있는 금속 나노입자를 포함할 수도 있다.On the other hand, although not shown in the drawings, in another embodiment of the present invention may provide a hydrogen sensor decomposed as heat by heat treatment of the dendrimer 220 in the SWCNT hydrogen sensor of FIG. This may shorten the distance between the SWCNT 210 and the metal nanoparticles 230 by decomposing the dendrimer, thereby speeding up the reaction time for hydrogen. Accordingly, the hydrogen sensor includes at least one single-walled carbon nanotube (SWCNT), a dendrimer debris layer after thermal decomposition of a dendrimer formed on the surface of the SWCNT, and metal nanoparticles functionalized on the SWCNT surface and the dendrimer debris layer. You may.

이러한 본 발명의 SWCNT 수소센서(200)는 수소의 농도에 따라 SWCNT의 저항이 변화하게 되고 이에 따른 전기적 신호의 변화를 신호분석부(250)에서 감지하여 효과적으로 수소 농도를 측정할 수 있게 된다.The SWCNT hydrogen sensor 200 of the present invention is to change the resistance of the SWCNT in accordance with the concentration of hydrogen and thereby to detect the change in the electrical signal according to the signal analyzer 250 can effectively measure the hydrogen concentration.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 수소와의 반응 촉매제로서 Pd 나노입자를 기능화시킨 SWCNTs에 대한 투과형 전자 현미경(TEM) 조직사진이다.4 and 5 are transmission electron microscope (TEM) tissue photographs of SWCNTs functionalized with Pd nanoparticles as a reaction catalyst with hydrogen according to one embodiment of the present invention.

도 4(a)는 종래기술에서 덴드리머를 형성하지 않고 Pd 나노입자를 SWCNTs에 직접 기능화한 경우의 TEM 조직사진이고, 도 4(b)는 본 발명에 따라 덴드리머를 1회 형성한 후 Pd 나노입자를 SWCNTs에 기능화한 경우의 TEM 조직사진이며, 도 4(c)는 본 발명에 따라 덴드리머를 3회 형성한 후 Pd 나노입자를 SWCNTs에 기능화한 경우의 TEM 조직사진이다.Figure 4 (a) is a TEM tissue photograph when the Pd nanoparticles are functionalized directly on the SWCNTs without forming a dendrimer in the prior art, Figure 4 (b) is a Pd nanoparticle after forming the dendrimer once in accordance with the present invention Is a TEM tissue photograph when the functionalized to SWCNTs, Figure 4 (c) is a TEM tissue photograph when the Pd nanoparticles functionalized in the SWCNTs after forming the dendrimer three times in accordance with the present invention.

도 4의 TEM 조직사진에 나타난 바와 같이, SWCNTs에 기능화된 Pd 나노입자의 개수는 도 4의 (c)-(b)-(a) 순으로 많음을 알 수 있다. 다시 말하면, SWCNTs 다발에 덴드리머가 없는 경우보다 덴드리머를 형성한 경우에 더 많은 Pd 나노입자가 기능화될 수 있고, 덴드리머를 1회 형성한 경우보다 3회 형성한 경우에 더 많은 Pd 나노입자가 기능화될 수 있음을 알 수 있다. 이는 덴드리머의 3차원적인 가지의 형성으로 인해 Pd 나노입자가 기능화될 수 있는 자리가 증가하였기 때문이다.As shown in the TEM tissue picture of Figure 4, it can be seen that the number of functionalized Pd nanoparticles in the SWCNTs in order of (c)-(b)-(a) of FIG. In other words, more Pd nanoparticles could be functionalized when dendrimers were formed than without dendrimers in the SWCNTs bundle, and more Pd nanoparticles would be functionalized when formed three times than when dendrimers were formed once. It can be seen that. This is because the formation of three-dimensional branches of the dendrimer has increased the sites where the Pd nanoparticles can be functionalized.

이처럼 덴드리머를 형성함으로써 더 많은 Pd 나노입자가 기능화되어 수소에 대한 반응시간 및 민감도에서 매우 우수한 성능을 발휘할 수 있으며, 나아가 저 농도에서도 빠르게 수소를 감지할 수 있게 된다.The formation of dendrimers allows more Pd nanoparticles to be functionalized, resulting in very good performance in response time and sensitivity to hydrogen, and faster hydrogen detection even at low concentrations.

도 5는 본 발명에 따른 SWCNTs의 또 다른 TEM 조직사진이다.5 is another TEM tissue picture of SWCNTs according to the present invention.

도 5(a)는 종래기술에서 덴드리머 없이 Pd 나노입자를 SWCNTs에 직접 기능화한 경우의 TEM 조직사진이고, 도 5(b)는 본 발명에 따라 덴드리머를 형성한 후 Pd 나노입자를 SWCNTs에 기능화한 경우의 TEM 조직사진이며, 도 5(c)는 본 발명에 따라 도 5(b)를 열처리한 후의 SWCNTs에 대한 TEM 조직사진이다.Figure 5 (a) is a TEM tissue photograph when the functionalized Pd nanoparticles directly to SWCNTs without a dendrimer in the prior art, Figure 5 (b) is functionalized Pd nanoparticles to SWCNTs after forming the dendrimer according to the present invention Figure 5 is a TEM tissue picture, Figure 5 (c) is a TEM tissue picture of the SWCNTs after the heat treatment of Figure 5 (b) in accordance with the present invention.

도 5의 TEM 조직사진에서 알 수 있듯이, 덴드리머를 형성하지 않은 도 5(a)보다 덴드리머를 형성한 도 5(b)에서 SWCNTs의 크기가 증가한다. 다시 말하면, 덴드리머의 형성으로 미세하지만 SWCNTs의 전체적인 직경이 증가함을 알 수 있다. 이러한 크기의 증가로 인해 수소를 감지할 수 있는 표면적이 기존에 비해 월등하게 증가하게 되며, 이에 따라 우수한 수소감지 능력을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 수소에 대한 반응시간 및 민감도를 최상의 조건으로 구현할 수 있다.As can be seen from the TEM tissue photograph of FIG. 5, the size of SWCNTs is increased in FIG. 5 (b) in which a dendrimer is formed than in FIG. 5 (a) in which no dendrimer is formed. In other words, it can be seen that the formation of the dendrimer is fine but increases the overall diameter of the SWCNTs. Due to the increase in size, the surface area capable of detecting hydrogen is considerably increased compared to the conventional one, and thus, it is possible not only to provide excellent hydrogen sensing ability, but also to realize the best reaction time and sensitivity for hydrogen. have.

또한, 도 5(c)에서 알 수 있듯이, 열처리된 이후에는 열처리 전과 비교할 때 Pd 나노입자의 개수는 그대로 유지됨을 알 수 있다. 따라서, 열처리로 인해 덴드리머는 분해되어 SWCNTs와 Pd 나노입자 간의 거리는 가까워지면서, Pd 나노입자의 양은 그대로 유지된다.In addition, as can be seen in Figure 5 (c), after the heat treatment can be seen that the number of Pd nanoparticles is maintained as compared to before the heat treatment. Therefore, the dendrimer decomposes due to the heat treatment, so that the distance between the SWCNTs and the Pd nanoparticles is close, while the amount of the Pd nanoparticles is maintained.

도 4 및 도 5에서는 수소와의 반응 촉매제로서 Pd 나노입자를 사용한 일례를 도시하고 있으나, 상술한 바와 같이 수소에 대한 흡착 및 반응 성질을 우수한 다른 금속 재료를 사용할 수도 있다.4 and 5 show an example in which Pd nanoparticles are used as a reaction catalyst with hydrogen, but other metal materials excellent in adsorption and reaction properties to hydrogen may be used as described above.

이하, 실험 예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through experimental examples.

[실험 예]Experimental Example

본 실험 예에서는 iljin nanotech Co., Ltd에서 직경:1.0~1.2㎚, 길이:20㎛, 순도:60~70wt%의 SWCNTs 다발(20㎎)을 구입하였다. 이러한 SWCNTs 다발을 HNO3:10㎖와 H2SO4:30㎖를 포함하는 조성된 산화물 혼합용액 내에 침지시킨 후 3시간 동안 소니케이트(sonicated)시켜 카르복시기(carboxyl) 그룹을 그 SWCNTs의 표면에 형성하였다. 이때, 산화물 혼합용액의 온도는 40℃로 하였다.In this experimental example, a bundle of SWCNTs (20 mg) having a diameter of 1.0 to 1.2 nm, a length of 20 μm, and a purity of 60 to 70 wt% was purchased from iljin nanotech Co., Ltd. This bundle of SWCNTs was immersed in a mixed oxide mixture containing 10:10 HNO 3 and H 2 SO 4 : 30mL and sonicated for 3 hours to form carboxyl groups on the surface of the SWCNTs. It was. At this time, the temperature of the oxide mixture solution was 40 degreeC.

이어, 이와 같이 산화된 SWCNTs(20㎎)는 에틸렌디아민:10㎖와 HATU:1㎎을 포함하는 혼합용액 내에 침지시킨 후 4시간 동안 소니케이트시켜 그 카르복시 그룹의 단말에 아민(amine) 그룹을 형성하였다.Subsequently, the oxidized SWCNTs (20 mg) were immersed in a mixed solution containing 10 ml of ethylene diamine and HATU: 1 mg and sonicated for 4 hours to form an amine group at the terminal of the carboxy group. It was.

계속하여, 이와 같이 아민 그룹이 형성된 SWCNTs를 메틸아크릴산염 용액에 침지시키는 공정 및 이를 다시 에틸렌디아민 용액에 침지시키는 공정을 3번 반복하여 가지형상을 갖는 poly(amidoamine)(PAMAM) 덴드리머를 합성함으로써 SWCNTs 표면에 그 덴드리머를 형성하였다.Subsequently, the steps of immersing the SWCNTs in which the amine groups are formed in the methyl acrylate solution and immersing them again in the ethylenediamine solution are repeated three times to synthesize the branched poly (amidoamine) (PAMAM) dendrimer. The dendrimer was formed on the surface.

이후에, 통상의 전기도금 방식을 이용하여 Pd 나노입자를 덴드리머가 형성된 SWCNTs에 기능화시켰다. 이러한 전기도금 방식을 통한 Pd 나노입자의 기능화는 수용액이나 pH2의 산 용액에서 덴드리머가 형성된 SWCNTs 위에 0.1M PdCl42-와 1.0M NaBH4의 환원을 통해 달성할 수 있었다. 이와 같은 과정을 통하여 Pd 나노입자가 기능화된 덴드리머-SWCNTs 소자를 제조하였다. 이러한 Pd 나노입자의 크기는 1~5㎚인 것이 바람직하다. 특히 2~5㎚임이 더 바람직하다. 2㎚ 이하이거나 5㎚ 이상인 경우 기능화가 잘 되지 않으며 서로 간의 결합력이 떨어지는 경향이 있다. 본 실시 예의 수소센서에서 TEM을 통해 Pd 나노입자를 측정한 예를 도 7(a)에서 나타내고 있다. 도 7(b)는 본 실시 예에서 Pd 나노입자의 크기에 따른 빈도를 나타낸 것이다. 본 실시 예에서는 3㎚가 가장 많음을 알 수 있으며, 평균 크기는 3.3㎚로 나타났다.Thereafter, the Pd nanoparticles were functionalized on the dendrimer-formed SWCNTs using a conventional electroplating method. Functionalization of Pd nanoparticles by electroplating was accomplished by reduction of 0.1M PdCl42- and 1.0M NaBH4 on dendrimer-formed SWCNTs in aqueous or pH2 acid solutions. Through this process, a dendrimer-SWCNTs device in which Pd nanoparticles were functionalized was manufactured. It is preferable that the size of such Pd nanoparticles is 1-5 nm. It is more preferable that it is 2-5 nm especially. If it is 2 nm or less or 5 nm or more, the functionalization is not good and the bonding strength between each other tends to be inferior. An example of measuring Pd nanoparticles by TEM in the hydrogen sensor of this embodiment is shown in FIG. Figure 7 (b) shows the frequency according to the size of the Pd nanoparticles in the present embodiment. In this embodiment, it can be seen that the most 3nm, the average size was 3.3nm.

한편, 본 발명의 다른 실험 예에서는, 상술한 바와 같이 Pd 나노입자가 기능화된 덴드리머-SWCNTs 소자에 대하여 200℃에서 12시간 동안 유지한 후 25℃로 온도를 낮추는 열처리 공정을 실시하였다. 이러한 열처리 공정을 통하여 덴드리머를 열로서 분해할 수 있었으며, 그 결과로 Pd 나노입자의 개수는 그대로 유지하면서 Pd 나노입자와 SWCNTs 간의 거리가 좁아지도록 하였다. 이와 같은 과정을 통하여 Pd 나노입자가 기능화된 SWCNTs 소자를 제조하였다.On the other hand, in another experimental example of the present invention, the Pd nanoparticles were functionalized dendrimer-SWCNTs device was maintained for 12 hours at 200 ℃ and then subjected to a heat treatment process to lower the temperature to 25 ℃. Through the heat treatment process, the dendrimer could be decomposed as heat. As a result, the distance between the Pd nanoparticles and the SWCNTs was narrowed while maintaining the number of Pd nanoparticles. Through this process, a SWCNTs device in which Pd nanoparticles were functionalized was manufactured.

상술한 실험 예에서 제조된 SWCNTs 소자를 이용한 수소센서를 제조하기 위하여 본 발명의 실험 예에서는 SWCNTs 소자를 IPA 내에서 초음파 소니케이션(ultra-sonication)을 통해 덩어리진 것을 제거하였다. 이후, 열에 의해 산화된 Si 기판에 스퍼터링으로 미리 만들어진 Au 전극 위에 마이크로 피펫으로 분사하였으며, 이로써 필요한 부분에만 선택적으로 SWCNTs를 적용할 수 있어 SWCNT 및 Pd의 절약 효과를 가져왔다. 이와 같이 제조된 수소센서를 구현하는 응용 예가 도 6에 도시된다. 도면부호 61은 Si 기판, 62는 Au 전극, 63은 마이크로 피펫, 64는 수소센서를 나타낸다.In order to manufacture the hydrogen sensor using the SWCNTs device manufactured in the above-described experimental example, in the experimental example of the present invention, the agglomerate of the SWCNTs device was removed through ultrasonic sonication (ultra-sonication) in IPA. Then Si oxidized by heat The micro-pipette was sprayed onto the Au electrode prepared by sputtering on the substrate, thereby saving SWCNT and Pd by selectively applying SWCNTs only to necessary portions. An application example of implementing the manufactured hydrogen sensor is illustrated in FIG. 6. Reference numeral 61 denotes a Si substrate, 62 an Au electrode, 63 a micropipette, and 64 a hydrogen sensor.

이러한 분산은 SWCNTs 다발의 네트워크를 형성하게 해 주었다. 분산된 기판은 4단자법에 의한 와이어링(wiring)을 통해 일정한 전류에서 전압의 변화를 측정하였다. 전류의 공급과 전압의 측정은 각각 전류원(sourcemeter):keithley236 및 볼트메터(voltmeter):keithley2182를 사용하였다. 이때, 수소가스의 흐름을 조절하여 흘려주었고 수소와의 반응에 의한 저항의 변화에 따라 실시간으로 전압을 측정하였다. 모든 데이터는 GPIB 인터페이스 카드를 통한 LabView 소프트웨어 프로그램으로 작동하였다.This dispersion led to the formation of a network of SWCNTs. The dispersed substrate was measured for a change in voltage at a constant current through a four-terminal wiring. The supply of current and the measurement of voltage were used as sourcemeter: keithley236 and voltmeter: keithley2182, respectively. At this time, the flow of hydrogen gas was controlled and flowed, and the voltage was measured in real time according to the change of resistance by the reaction with hydrogen. All data was run with LabView software program via GPIB interface card.

상기한 실험 예에 따른 SWCNTs 수소센서의 특성을 평가하기 위해 도 3과 같은 디바이스를 구성하였으며, 측정된 평가치를 종래의 덴드리머 없는 SWCNTs와 비교하기 위하여 도 7에 종래의 SWCNTs와 함께 나타내었다. 이때, 상기의 실험 예에서는 가스의 유입은 상온에서 진행되었다. 우선 순수한 공기의 환경에서 안정화될 때까지 기다린 후, 원하는 수소 농도(10~20,000ppm)를 공기 베이스에서 조절하며 흘려주고 반응이 포화될 때까지 기다렸다. 마지막으로 챔버 안에 다시 공기 환경을 만들고 완전히 회복하여 정상상태가 될 때까지 기다리는 과정을 반복하였다.The device shown in FIG. 3 was configured to evaluate the characteristics of the SWCNTs hydrogen sensor according to the above experimental example, and the measured evaluation values are shown together with the conventional SWCNTs in FIG. 7 to compare the measured densities with the conventional dendrimer-free SWCNTs. At this time, in the experimental example above, the gas was introduced at room temperature. First, it waited until it stabilized in the environment of pure air, and then it flowed by adjusting the desired hydrogen concentration (10-20,000ppm) in the air base, and waited until the reaction was saturated. Finally, the process was repeated again to create an air environment in the chamber and to wait until it returned to normal state.

도 8은 종래기술과 본 발명에 따른 SWCNTs 소자의 수소 농도에 따른 반응의 일례를 보이는 그래프이다. 상세하게는 도 8(a)는 종래기술에 따른 덴드리머 없이 Pd 나노입자를 직접 기능화시킨 SWCNTs 소자에서의 수소 농도에 따른 반응을 나타내며, 도 8(b) 및 도 8(c)는 각각 본 발명에 따른 덴드리머에 형성 후 Pd 나노입자 를 기능화시킨 SWCNTs 소자에서 열처리 전,후에 대한 수소 농도에 따른 반응을 나타낸다.8 is a graph showing an example of the reaction according to the hydrogen concentration of the SWCNTs device according to the prior art and the present invention. In detail, FIG. 8 (a) shows the reaction according to the hydrogen concentration in the SWCNTs device in which the Pd nanoparticles are directly functionalized without the dendrimer according to the prior art, and FIGS. 8 (b) and 8 (c) respectively show the present invention. According to the concentration of hydrogen before and after heat treatment in the SWCNTs device functionalized Pd nanoparticles after forming in the dendrimer according to the present invention.

도 8(a)의 경우 기본저항이 600Ω 이상으로 나타났으며, 이는 순수 SWCNTs의 저항인 수 Ω(통상 기본저항은 약 7Ω 정도)와 비교할 때 Pd의 직접적인 접촉에 의해 저항이 크게 증가함을 알 수 있다. 하지만, 도 8(b)의 경우 덴드리머의 형성으로 약 13Ω 정도의 저항이 됨을 알 수 있다. 또한, 열처리 공정을 수행하여 덴드리머를 열로 분해한 도 8(c)의 경우는 원래 초기 저항을 회복함을 알 수 있다. 이러한 결과는 일 실험 예에 따른 것이며 다른 실험 예에서는 다른 결과를 보일 수 있다. 그러나 전체적인 초기 저항 및 회복결과는 이와 비슷하게 나타난다.In the case of FIG. 8 (a), the basic resistance was 600 kΩ or more, which indicates that the resistance is greatly increased by the direct contact of Pd, compared to the number of kW (normally, about 7 kΩ) of pure SWCNTs. Can be. However, in the case of FIG. 8 (b), it can be seen that the resistance of about 13 kW is formed by the formation of the dendrimer. In addition, in the case of FIG. 8 (c) in which the dendrimer is decomposed into heat by performing a heat treatment process, the initial resistance may be restored. These results are according to one experimental example and may show different results in other experimental examples. But overall initial resistance and recovery results are similar.

본 실험의 경우 라만 스펙트럼에 의한 분석을 종합해 볼 때, 본 발명은 반도체적 SWCNT(s)의 함량이 더 높다. 일반적으로 SWCNT(s) 내에는 금속적 특징과 반도체적 특징이 섞여서 존재하는데, 본 발명에서는 금속적 특징의 SWCNT(s)로의 전기적 흐름이 진행되고 전체적으로 금속적 특징을 갖게 됨을 알 수 있었다. 이것은 도 8(a-c)의 각 예의 경우 온도 변화에 대한 저항값 측정을 통해 확인될 수 있다. 도 8(a)의 반도체적 특징이 강한 경우 수㏀~㏁의 저항값을 갖고 민감도가 매우 높다. 하지만 도 8(b-c)의 금속적 특징이 강한 경우 비록 민감도는 약간 낮지만 더 넓은 범위의 구동영역을 가짐을 알 수 있다. 또한, 본 발명은 안정적이고 가스반응 후 빨리 기존 저항으로 회복하며, 각 농도에 대한 명확한 구분이 가능하고 낮은 농도 영역까지도 민감하게 반응하는 장점을 가짐을 알 수 있다.In the case of the present experiment, the analysis by Raman spectrum shows that the present invention has a higher content of semiconductor SWCNT (s). In general, the metallic and semiconductor features are mixed in the SWCNT (s). In the present invention, it can be seen that the electrical flow of the metallic features to the SWCNT (s) proceeds and the metallic characteristics as a whole. This can be confirmed by measuring the resistance value against temperature change in each example of FIG. 8 (a-c). If the semiconductor characteristic of Fig. 8 (a) is strong, it has a resistance value of several kV to kV and its sensitivity is very high. However, it can be seen that the metal characteristic of FIG. 8 (b-c) has a wider driving range although the sensitivity is slightly lower. In addition, the present invention is stable and recovers the existing resistance as soon as possible after the gas reaction, it can be seen that there is an advantage that can be clearly distinguished for each concentration and sensitively even in the low concentration range.

이와 같이, 덴드리머의 존재에 따른 SWCNTs의 저항 변화를 수소에 대한 반응과 연관지어 살펴보면 다음과 같다.As such, the change in resistance of SWCNTs due to the presence of a dendrimer is related to the reaction with hydrogen as follows.

먼저, 도 8(a)와 같이 덴드리머가 형성되지 않고 Pd 나노입자를 SWCNTs에 직접 기능화시킨 경우에는 수소에 대한 반응시간이 매우 느린 것으로 나타나고 회복시간은 훨씬 더 느린 것으로 나타난다. 반면에 민감도는 최고 25%까지 올라가는 것을 알 수 있다.First, as shown in FIG. 8 (a), when the dendrimer is not formed and the Pd nanoparticles are functionalized directly in the SWCNTs, the reaction time for hydrogen appears to be very slow and the recovery time is much slower. On the other hand, the sensitivity is up to 25%.

도 8(b)와 같이 SWCNTs 위에 덴드리머를 형성하고 Pd 나노입자를 기능화시킨 경우에는 많은 개수의 Pd 나노입자로 인하여 수소 농도 10,000ppm에서 3s(전체 반응의 e-1 지점까지의 시간)으로 매우 빠른 반응시간을 보임을 알 수 있다. 따라서, 이러한 SWCNTs 소자는 수소 농도에 대한 빠른 반응시간을 구현할 수 있다. 다만, 도 8(b)에서와 같이 민감도는 덴드리머가 없는 도 8(a)에 비해 매우 낮은 8.6%를 나타낸다. 이 경우에는 탄소 간의 단일 결합으로 이루어진 폴리머의 일종인 덴드리머에 의해 발생하게 된다. 즉, 덴드리머는 부도체의 성격을 가지고 있어 전자의 이동이 자유롭지 못하기 때문이다. 하지만 전체적으로 고르게 분포하고 있는 산소와 질소(비공유 전자쌍 존재)는 거리와 Pd 나노입자의 크기에 크게 의존하면서 유도 전하를 형성하여 쌍극자 모멘트가 형성될 수 있게 한다. 이러한 쌍극자 모멘트의 힘에 의해 Pd 나노입자가 직접 SWCNTs에 접촉하고 있는 종래의 경우와는 달리, 쌍극자의 형성으로 SWCNTs의 캐리어인 홀을 포획하며 저항을 증가시킨다. 수소와의 반응은 빠르게 진행되지만 덴드리머에 의한 Pd 나노입자와 SWCNTs 사이의 거리로 인해 낮은 민감도를 보인다.As shown in FIG. 8 (b), when dendrimers were formed on SWCNTs and Pd nanoparticles were functionalized, a large number of Pd nanoparticles resulted in very fast hydrogen concentrations of 10,000 ppm to 3 s (time to e −1 of the overall reaction). It can be seen that the reaction time. Thus, such a SWCNTs device can realize a fast reaction time for hydrogen concentration. However, as shown in FIG. 8 (b), the sensitivity is 8.6% which is very low compared to FIG. 8 (a) without the dendrimer. In this case, it is caused by a dendrimer, a kind of polymer composed of a single bond between carbons. In other words, because the dendrimer has the nature of an insulator, the movement of electrons is not free. However, evenly distributed oxygen and nitrogen (in the presence of unshared pairs of electrons) are highly dependent on distance and the size of the Pd nanoparticles, forming inductive charges that allow the formation of dipole moments. Unlike the conventional case where the Pd nanoparticles are in direct contact with the SWCNTs by the force of the dipole moment, the formation of the dipole captures the holes that are carriers of the SWCNTs and increases the resistance. The reaction with hydrogen proceeds rapidly but with low sensitivity due to the distance between Pd nanoparticles and SWCNTs by dendrimers.

도 8(c)와 같이 SWCNTs 위에 덴드리머를 형성하고 Pd 나노입자를 기능화시킨 후 열처리 공정을 통해 덴드리머를 열 분해한 경우에는 빠른 반응시간과 높은 민감도를 보임을 알 수 있다. SWCNTs와 Pd 나노입자 사이의 덴드리머가 열 분해되어(덴드리머는 분해되고 잔해들이 남을 수 있음) SWCNTs와 Pd 나노입자 간의 상호 거리는 가까워지고 수소에 대한 반응은 가까워진 거리에 의한 분극과 직접적인 접촉에 의한 저항이 증가함을 알 수 있다. 결과적으로 10,000ppm에서의 수소에 대한 반응의 특성을 비교했을 때, 민감도는 초기 수준으로 회복하고 반응시간은 도 8(a)의 324s에 비해 7s로 약 46배 정도의 시간 단축을 가져올 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 8 (c), when the dendrimer was formed on the SWCNTs, the Pd nanoparticles were functionalized, and the dendrimer was thermally decomposed through the heat treatment process, the reaction time and the high sensitivity were shown. The dendrimers between SWCNTs and Pd nanoparticles are thermally decomposed (dendrimers can decompose and leave debris), so that the mutual distance between SWCNTs and Pd nanoparticles is closer and the reaction to hydrogen is reduced by the direct contact with polarization It can be seen that the increase. As a result, when comparing the characteristics of the reaction to hydrogen at 10,000ppm, the sensitivity is restored to the initial level and the reaction time can bring about 46 times as shortening time as 7s compared to 324s of FIG. 8 (a). Able to know.

도 8(a-c)의 각 수소센서의 특성을 평가하기 위해 종래기술과 본 발명의 수소센서를 대비하여 그 특성을 살펴보면 하기 표1과 같다.In order to evaluate the characteristics of each hydrogen sensor of Figure 8 (a-c) compared to the prior art and the hydrogen sensor of the present invention look at the characteristics are as shown in Table 1.

[표1]Table 1

구분division 도 8(a)의 종래기술
(SWCNT에 직접 Pd 나노입자를 기능화함)
The prior art of Fig. 8 (a)
(Functionalizes Pd nanoparticles directly to SWCNT)
도 8(b)의 본 발명1
(SWCNT에 덴드리머 형성후 Pd 나노입자 기능화 - 열처리전)
Invention 1 of FIG. 8 (b)
(Pd nanoparticle functionalization after dendrimer formation in SWCNT-before heat treatment)
도 8(c)의 본 발명2
(도 8(b)에서 덴드리머의 열처리 후)
8 (c) of the present invention
(After the heat treatment of the dendrimer in Figure 8 (b))
민감도responsiveness ~25%~ 25% ~8.6%~ 8.6% ~25%~ 25% 반응시간Reaction time 324s324s 3s3s 7s7s 회복시간Recovery time 30분 이상30 minutes or more 7s7s 15s15 s 회복정도
(안정성)
Recovery
(stability)
불완전한 회복Incomplete recovery 불안정Instability 안정stability
메커니즘mechanism 직접 접촉에 의한 전자이동Electromigration by Direct Contact 간접적인 쌍극자 모멘트 형성Indirect dipole moment formation 간접적인 쌍극자 모멘트 형성Indirect dipole moment formation

상기 표1에 나타난 바와 같이, 종래기술에 따른 수소센서에 비하여 열처리 전과 후의 본 발명1,2는 민감도, 반응시간, 회복시간, 안정성 등에서 훨씬 우수한 결과를 보임을 알 수 있으며, 이로써 수소센서로서 충분한 역할을 담당할 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1, the present invention 1 and 2 before and after the heat treatment shows much better results in sensitivity, reaction time, recovery time, stability, and the like, compared to the hydrogen sensor according to the prior art, and thus sufficient as a hydrogen sensor. You can see that you can play a role.

도 9는 본 발명에 따른 SWCNTs 수소센서에서의 낮은 수소 농도에 대한 연속적인 반응 예를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 SWCNTs 수소센서의 수소농도 10ppm에서의 반응 예를 나타낸 도면이다.9 is a view showing a continuous reaction example for a low hydrogen concentration in the SWCNTs hydrogen sensor according to the present invention, Figure 10 is a view showing a reaction example at a hydrogen concentration of 10ppm of the SWCNTs hydrogen sensor according to the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 SWCNT(s) 수소센서의 경우 연속적인 수소의 유입과 공기의 환경의 반복에서도 기본저항이 거의 변화하지 않는 가역적인 반응과 각 수소농도에 대한 차별적인 반응 정도를 보여주고 있다. 또한, 본 발명에 따른 SWCNT(s) 수소센서의 경우 1000ppm 이하의 낮은 수소 농도에서도 저항의 변화가 일어나고, 수소량의 변화에 따라 그 수소 감지 후 동일한 기본 저항으로 빠르게 회복됨을 알 수 있다. 이렇듯 저 농도의 수소 가스도 감지가 가능하며 가스량의 변화에도 빠르고 정확한 감지가 가능함을 알 수 있다.9, in the case of the SWCNT (s) hydrogen sensor according to the present invention, a reversible reaction in which the basic resistance hardly changes even after continuous inflow of hydrogen and repetition of the air environment, and the degree of differential reaction for each hydrogen concentration Is showing. In addition, in the SWCNT (s) hydrogen sensor according to the present invention, a change in resistance occurs even at a low hydrogen concentration of 1000 ppm or less, and it can be seen that the hydrogen quickly recovers to the same basic resistance after the hydrogen detection. As such, low concentration of hydrogen gas can be detected, and it can be seen that fast and accurate detection is possible even with a change in gas amount.

이와 같이, 본 발명에 따른 SWCNT(s)에서는 온도가 증가함에 따라 저항이 증가하는 금속적인 특징이 우세하고, 이러한 금속적 특징이 우세한 SWCNT(s)에 덴드리머를 합성하여 Pd 나노입자를 기능화한 본 발명의 수소센서는 종래기술에서의 문제점을 해결하고 안정성과 수소감지 측면에서 우수한 결과를 가져왔으며, 수소 감지에 대한 불확실성을 줄이고 정확한 감지를 통해 향후 발전된 수소센서로서의 역할을 기대할 수 있다.As described above, in SWCNT (s) according to the present invention, the metallic characteristic of increasing resistance as temperature increases is predominant, and the bone functionalized Pd nanoparticles by synthesizing a dendrimer to SWCNT (s) having such metallic characteristic. The hydrogen sensor of the present invention solves the problems in the prior art and has excellent results in terms of stability and hydrogen detection, and can be expected to play a role as a hydrogen sensor developed in the future through reducing the uncertainty of hydrogen detection and accurate detection.

도 10을 참조하면, 본 발명의 SWCNTs 수소센서의 경우 기존 문헌에서 나와 있는 수소의 최소 감지 농도인 10ppm에서도 빠르고 선명하게 감지할 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명은 저 농도에서도 정확하게 감지가 빠름을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that the SWCNTs hydrogen sensor of the present invention can be detected quickly and clearly even at 10 ppm, which is a minimum detection concentration of hydrogen, which has been disclosed in the existing literature. As such, it can be seen that the present invention accurately detects even at low concentrations.

한편, 상술한 본 발명의 실시 예는 단순한 바람직한 실시 예로서, 본 발명의 이러한 실시 예의 기재내용에 제한되는 것은 아니다. 즉, 상술한 본원의 기술사상의 범위 내에서 다양한 개량 및 개조가 가능하며, 이들이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것이라면 어느 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 해당된다는 것은 너무나 자명하다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention are merely preferred embodiments, and are not limited to the description of these embodiments of the present invention. That is, various improvements and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present application described above, and it is obvious that any of them fall within the technical scope of the present invention as long as they belong to the appended claims.

환경 친화적인 청정 에너지에 대한 기술의 필요성이 증가함에 따라 미래의 연료로서 수소 에너지가 각광받고 있다. 가연성 폭발성을 갖는 수소의 특성으로 인해 이러한 수소를 쉽고 안전하게 사용하기 위해서는 미량의 수소를 빠르고 정확하게 감지하는 기술이 반드시 뒷받침되어야 한다.As the need for technology for environmentally friendly clean energy increases, hydrogen energy is in the spotlight as the fuel of the future. Due to the nature of flammable and explosive hydrogen, technology for detecting trace hydrogen quickly and accurately must be supported for easy and safe use of such hydrogen.

이러한 측면에서 볼 때, 본 발명에 따른 단일벽 탄소나노튜브(SWCNTs)를 이용한 수소센서는 종래에 비해 우수한 감지능력과 안정성을 확보할 수 있고, 나아가 민감도가 우수하고 저 농도에서 빠른 반응시간을 가지므로 수소 감지기술 분야에서 매우 유용하게 이용될 수 있다.In view of this aspect, the hydrogen sensor using single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) according to the present invention can secure excellent detection capability and stability compared to the prior art, and further has excellent sensitivity and fast reaction time at low concentrations. Therefore, it can be very useful in the field of hydrogen sensing technology.

도 1은 종래기술에 따른 SWCNTs에 Pd 나노입자가 직접 기능화된 일례에 대한 투과형 전자현미경(TEM) 조직사진이다.1 is a transmission electron microscope (TEM) tissue photograph of an example in which Pd nanoparticles are directly functionalized in SWCNTs according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 수소센서의 제조공정을 나타내는 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the manufacturing process of a single-wall carbon nanotube (SWCNT) hydrogen sensor according to the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 수소센서로 구현된 디바이스를 나타내는 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing a device implemented with a single-walled carbon nanotube (SWCNT) hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 SWCNTs의 투과형 전자 현미경(TEM) 조직사진이다.Figure 4 is a transmission electron microscope (TEM) tissue photograph of the SWCNTs according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 SWCNTs의 또 다른 TEM 조직사진이다.5 is another TEM tissue picture of SWCNTs according to the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 SWCNT 수소센서를 구현한 응용 예를 도시한 도면이다.6 is a view showing an application example implementing the SWCNT hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SWCNT 수소센서에서 Pd 나노입자를 측정한 TEM 조직사진 및 Pd 나노입자의 크기에 따른 빈도 분포를 나타낸 도면이다.7 is a view showing the frequency distribution according to the size of the TEM tissue picture and Pd nanoparticles measured Pd nanoparticles in the SWCNT hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.

도 8은 종래기술과 본 발명에 따른 SWCNTs 소자의 수소 농도에 따른 반응을 보이는 그래프이다.8 is a graph showing the reaction according to the hydrogen concentration of the SWCNTs device according to the prior art and the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 SWCNTs 수소센서에서의 낮은 수소 농도에 대한 연속적인 반응 예를 나타낸 도면이다.9 is a view showing a continuous reaction example for a low hydrogen concentration in the SWCNTs hydrogen sensor according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 SWCNTs 수소센서에서의 수소농도 10ppm에서 반응 예를 나타낸 도면이다.10 is a view showing a reaction example at a hydrogen concentration of 10ppm in the SWCNTs hydrogen sensor according to the present invention.

Claims (40)

하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 마련하는 공정;Preparing at least one single-walled carbon nanotube (SWCNT); 상기 SWCNT 표면에 덴드리머를 형성하는 공정; 및Forming a dendrimer on the surface of the SWCNT; And 상기 형성된 덴드리머에 수소와의 반응 촉매제로서 금속 나노입자를 기능화시키는 공정; 을 포함하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.Functionalizing the metal nanoparticles as the reaction catalyst with hydrogen in the formed dendrimer; Method for producing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 덴드리머는 폴리아미도아민[poly(amidoamine)(PAMAM)] 덴드리머임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The dendrimer is a method for producing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the poly (amidoamine (PAMAM)) dendrimer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 나노입자는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rd), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 바나듐(V) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The metal nanoparticles include palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rd), nickel (Ni), aluminum (Al), manganese (Mn), molybdenum (Mo), magnesium (Mg) and vanadium (V). Method for producing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that any one selected. 제1항에 있어서, 상기 SWCNT 표면에 덴드리머를 형성하는 공정은,The method of claim 1, wherein the step of forming a dendrimer on the surface of the SWCNT, 상기 SWCNT를 질산(H2NO3) 및 황산(H2SO4)의 혼합용액에서 2~4 시간 동안 소니케이트시켜 카르복시기(carboxyl) 그룹을 상기 SWCNT 표면에 형성하는 공정;Forming a carboxyl group on the surface of the SWCNT by sonicating the SWCNT in a mixed solution of nitric acid (H 2 NO 3 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) for 2 to 4 hours; 상기 SWCNT를 에틸렌디아민(ethylenediamine) 및 HATU(N-[(dimethylamino)-1H-1,2,3-triazolo(4,5,6) pyridine-1-ylmethylmethanaminium hexafluorophosphate N-oxide])의 혼합용액 내에서 3~5 시간 동안 소니케이트(sonicate)시켜 그 산화된 SWCNT의 말단에 아민(amine) 그룹을 형성하는 공정; 및The SWCNT is mixed in ethylenediamine and HATU (N-[(dimethylamino) -1H-1,2,3-triazolo (4,5,6) pyridine-1-ylmethylmethanaminium hexafluorophosphate N-oxide]) Sonicating for 3-5 hours to form amine groups at the ends of the oxidized SWCNTs; And 상기 SWCNT를 1차적으로 메틸아크릴산염(methyl acrylate)에 침지하고, 2차적으로 에틸렌디아민(ethylenediamine) 용액에 침지하여 상기 덴드리머를 합성하는 공정; 을 포함함을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.Synthesizing the dendrimer by immersing the SWCNT first in methyl acrylate and secondly in ethylenediamine solution; Method for producing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that it comprises a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 질산 및 황산의 혼합용액의 온도는 35~45℃임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.Method for producing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the temperature of the mixed solution of nitric acid and sulfuric acid is 35 ~ 45 ℃. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 SWCNT(mg):질산용액(㎖):황산용액(㎖)의 비율은 2:1:3인 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The SWCNT (mg): nitric acid solution (ml): sulfuric acid solution (ml) ratio of 2: 1: 3 method for producing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 SWCNT(mg):에틸렌디아민(mg):HATU(mg)의 비율은 20:10:1인 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 소수센서의 제조방법.The SWCNT (mg): ethylenediamine (mg): HATU (mg) ratio is 20: 10: 1, the method of manufacturing a single-wall carbon nanotube minority sensor. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 덴드리머를 합성하는 공정은,The step of synthesizing the dendrimer, 상기 마이클 추가반응을 통해 말단에 에스터 그룹이 형성된 초기 덴드리머를 합성하는 공정; 및Synthesizing an initial dendrimer having an ester group formed at the terminal through the Michael addition reaction; And 상기 초기 덴드리머 말단에 형성된 에스터 그룹에 아민 그룹을 형성함으로써 최종 덴드리머를 형성하는 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.Forming a final dendrimer by forming an amine group in the ester group formed at the initial dendrimer end; Method for producing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor comprising a. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 아민그룹 형성공정 및 덴드리머 합성공정은 순차적으로 2~5회 추가로 반복하여 실시함을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The amine group forming step and the dendrimer synthesis step is a method of manufacturing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that it is carried out sequentially repeated 2 to 5 times. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 나노입자는 스퍼터링, 화학적층(CVD), 전자빔증착 또는 전기도금법 중 선택된 하나의 방법을 이용하여 기능화시키는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The metal nanoparticle is a method of manufacturing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the functionalized by one of the method selected from sputtering, chemical layer (CVD), electron beam deposition or electroplating method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 나노입자는 Pd로 이루어지고 수용액이나 pH2의 산 용액에서 상기 덴드리머가 형성된 SWCNT 위에 0.1M PdCl42-와 1.0M NaBH4의 환원을 통해 기능화시키는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The metal nanoparticles are made of Pd, and the method of producing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that functionalized by reduction of 0.1M PdCl42- and 1.0M NaBH4 on the SWCNT in which the dendrimer is formed in an aqueous solution or an acid solution of pH 2 . 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 금속 나노입자는 2~5㎚임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The metal nanoparticles is a method of manufacturing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that 2 ~ 5nm. 하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 마련하는 공정;Preparing at least one single-walled carbon nanotube (SWCNT); 상기 SWCNT 표면에 덴드리머를 형성하는 공정;Forming a dendrimer on the surface of the SWCNT; 상기 형성된 덴드리머에 수소와의 반응 촉매제로서 금속 나노입자를 기능화시키는 공정; 및Functionalizing the metal nanoparticles as the reaction catalyst with hydrogen in the formed dendrimer; And 상기 덴드리머를 열처리를 통해 열로서 분해시키는 공정; 을 포함하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.Decomposing the dendrimer as heat through heat treatment; Method for producing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor comprising a. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 열처리 공정은 200℃에서 10~13 시간 동안 유지하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The heat treatment process is a method of manufacturing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that it comprises a step of maintaining for 10 to 13 hours at 200 ℃. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 온도 유지공정 이후에,After the temperature holding step, 25℃까지 감온시키는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.Method for producing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that it further comprises a step of reducing the temperature to 25 ℃. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 덴드리머는 폴리아미도아민[poly(amidoamine)(PAMAM)] 덴드리머임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The dendrimer is a method for producing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the poly (amidoamine (PAMAM)) dendrimer. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 금속 나노입자는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 바나듐(V) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The metal nanoparticles include palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rb), nickel (Ni), aluminum (Al), manganese (Mn), molybdenum (Mo), magnesium (Mg) and vanadium (V). Method for producing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that any one selected. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 SWCNT 표면에 덴드리머를 형성하는 공정은,Forming a dendrimer on the surface of the SWCNT, 상기 SWCNT를 질산(H2NO3) 및 황산(H2SO4)의 혼합용액에서 2~4 시간 동안 소니케이트시켜 카르복시기(carboxyl) 그룹을 상기 SWCNT 표면에 형성하는 공정;Forming a carboxyl group on the surface of the SWCNT by sonicating the SWCNT in a mixed solution of nitric acid (H 2 NO 3 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) for 2 to 4 hours; 상기 SWCNT를 에틸렌디아민(ethylenediamine) 및 HATU(N-[(dimethylamino)-1H-1,2,3-triazolo(4,5,6) pyridine-1-ylmethylmethanaminium hexafluorophosphate N-oxide])의 혼합용액 내에서 3~5 시간 동안 소니케이트(sonicate)시켜 그 산화된 SWCNT의 말단에 아민(amine) 그룹을 형성하는 공정; 및The SWCNT is mixed in ethylenediamine and HATU (N-[(dimethylamino) -1H-1,2,3-triazolo (4,5,6) pyridine-1-ylmethylmethanaminium hexafluorophosphate N-oxide]) Sonicating for 3-5 hours to form amine groups at the ends of the oxidized SWCNTs; And 상기 SWCNT를 1차적으로 메틸아크릴산염(methyl acrylate)에 침지하고, 2차적으로 에틸렌디아민(ethylenediamine) 용액에 침지하여 상기 덴드리머를 합성하는 공정; 을 포함함을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.Synthesizing the dendrimer by immersing the SWCNT first in methyl acrylate and secondly in ethylenediamine solution; Method for producing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that it comprises a. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 SWCNT(mg):질산용액(㎖):황산용액(㎖)은 2:1:3인 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The SWCNT (mg): nitric acid solution (ml): sulfuric acid solution (ml) is a method of manufacturing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that 2: 1: 3. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 질산 및 황산의 혼합용액의 온도는 35~45℃임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.Method for producing a single-wall carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the temperature of the mixed solution of nitric acid and sulfuric acid is 35 ~ 45 ℃. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 SWCNT(mg):에틸렌디아민(mg):HATU(mg)의 비율은 20:10:1인 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 소수센서의 제조방법.The SWCNT (mg): ethylenediamine (mg): HATU (mg) ratio is 20: 10: 1, the method of manufacturing a single-wall carbon nanotube minority sensor. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 덴드리머를 합성하는 공정은,The step of synthesizing the dendrimer, 상기 마이클 추가반응을 통해 말단에 에스터 그룹이 형성된 초기 덴드리머를 합성하는 공정; 및Synthesizing an initial dendrimer having an ester group formed at the terminal through the Michael addition reaction; And 상기 초기 덴드리머 말단에 형성된 에스터 그룹에 아민 그룹을 형성함으로써 최종 덴드리머를 형성하는 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.Forming a final dendrimer by forming an amine group in the ester group formed at the initial dendrimer end; Method for producing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor comprising a. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 아민그룹 형성공정 및 덴드리머 합성공정은 순차적으로 2~5회 추가로 반복하여 실시함을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The amine group forming step and the dendrimer synthesis step is a method of manufacturing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that it is carried out sequentially repeated 2 to 5 times. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 금속 나노입자는 스퍼터링, 화학적층(CVD), 전자빔증착 또는 전기도금법 중 선택된 하나의 방법을 이용하여 기능화시키는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The metal nanoparticle is a method of manufacturing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the functionalized by one of the method selected from sputtering, chemical layer (CVD), electron beam deposition or electroplating method. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 금속 나노입자는 Pd로 이루어지고 수용액이나 pH2의 산 용액에서 상기 덴드리머가 형성된 SWCNT 위에 0.1M PdCl42-와 1.0M NaBH4의 환원을 통해 기능화시키는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법.The metal nanoparticles are made of Pd, and the method of producing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that functionalized by reduction of 0.1M PdCl42- and 1.0M NaBH4 on the SWCNT in which the dendrimer is formed in an aqueous solution or an acid solution of pH 2 . 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 금속 나노입자는 2~5㎚임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서의 제조방법. The metal nanoparticles is a method of manufacturing a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that 2 ~ 5nm. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 제조된 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.The single-walled carbon nanotube hydrogen sensor manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-12. 제13항 내지 제26항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 제조된 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.A single-walled carbon nanotube hydrogen sensor manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 13 to 26. 적어도 하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT);At least one single-walled carbon nanotube (SWCNT); 상기 SWCNT 표면에 형성된 덴드리머; 및A dendrimer formed on the surface of the SWCNT; And 상기 덴드리머에 수소와의 반응 촉매제로서 기능화된 금속 나노입자; 를 포함하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.Metal nanoparticles functionalized as reaction catalysts with hydrogen in the dendrimer; Single-walled carbon nanotube hydrogen sensor comprising a. 제29항에 있어서,30. The method of claim 29, 상기 SWCNT는 직경이 1.0~1.2㎚, 길이가 20㎛, 순도가 60~70wt%임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.The SWCNT is a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the diameter is 1.0 ~ 1.2nm, the length is 20㎛, purity is 60 ~ 70wt%. 제29항에 있어서,30. The method of claim 29, 상기 금속 나노입자는 2~5㎚임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센 서.The metal nanoparticle is a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that 2 ~ 5nm. 제29항에 있어서,30. The method of claim 29, 상기 금속 나노입자는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 바나듐(V) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.The metal nanoparticles include palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rb), nickel (Ni), aluminum (Al), manganese (Mn), molybdenum (Mo), magnesium (Mg) and vanadium (V). Single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that any one selected. 제29항에 있어서, 30. The method of claim 29, 상기 덴드리머는 폴리아미도아민[poly(amidoamine)(PAMAM)] 덴드리머임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.The dendrimer is a poly-amidoamine [poly (amidoamine) (PAMAM)] single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the dendrimer. 제29항에 있어서,30. The method of claim 29, 상기 SWCNT에 전원을 공급하는 전원부; 및A power supply unit supplying power to the SWCNT; And 상기 SWCNT의 저항변화에 따른 전기신호를 분석하는 신호분석부; 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.A signal analyzer for analyzing the electrical signal according to the resistance change of the SWCNT; Single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that it further comprises. 적어도 하나 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT);At least one single-walled carbon nanotube (SWCNT); 상기 SWCNT 표면에 형성된 덴드리머가 열에 의해 분해된 후의 덴드리머 잔해층; 및A dendrimer debris layer after the dendrimer formed on the surface of the SWCNT is decomposed by heat; And 상기 SWCNT 표면 및 덴드리머의 잔해층에 수소와의 반응 촉매제로서 기능화 되어 있는 금속 나노입자; 를 포함하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.Metal nanoparticles functionalized as a catalyst for reaction with hydrogen on the SWCNT surface and the residue layer of the dendrimer; Single-walled carbon nanotube hydrogen sensor comprising a. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 SWCNT는 직경이 1.0~1.2㎚, 길이가 20㎛, 순도가 60~70wt%임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.The SWCNT is a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the diameter is 1.0 ~ 1.2nm, the length is 20㎛, purity is 60 ~ 70wt%. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 금속 나노입자는 2~5㎚임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.The metal nanoparticle is a single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that 2 ~ 5nm. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 금속 나노입자는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 바나듐(V) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.The metal nanoparticles include palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rb), nickel (Ni), aluminum (Al), manganese (Mn), molybdenum (Mo), magnesium (Mg) and vanadium (V). Single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that any one selected. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 덴드리머는 폴리아미도아민[poly(amidoamine)(PAMAM)] 덴드리머임을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.The dendrimer is a poly-amidoamine [poly (amidoamine) (PAMAM)] single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that the dendrimer. 제35항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 SWCNT에 전원을 공급하는 전원부; 및A power supply unit supplying power to the SWCNT; And 상기 SWCNT의 저항변화에 따른 전기신호를 분석하는 신호분석부; 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단일벽 탄소나노튜브 수소센서.A signal analyzer for analyzing the electrical signal according to the resistance change of the SWCNT; Single-walled carbon nanotube hydrogen sensor, characterized in that it further comprises.
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