KR20160014123A - 잘 정렬된 이산화 티타늄 나노튜브 전극기반의 페닐 히드라진 고감도 센서 - Google Patents

잘 정렬된 이산화 티타늄 나노튜브 전극기반의 페닐 히드라진 고감도 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잘 정렬된 이산화 티타늄 나노튜브 전극기반의 페닐 히드라진 고감도 센서에 관한 것이다. 보다 상세하게는 잘 정렬된 TiO2 나노튜브는 Ti foil을 초음파세척기 내에서 탈지시켜 증류수로 세척한 후로 건조시키는 단계와, 에틸렌글리콜 용액에 용해된 불화암모늄과 정제수를 포함한 두 개의 전극 전지 시스템에서 전기화학적으로 양극 산화시키는 단계와, 양극 산화된 Ti foil 위에서 성장한 이산화 티타늄 나노튜브 배열을 증류수로 세정하고 소결하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화 티타늄 나노튜브 배열 전극기반의 페닐 히드라진 고감도 센서에 관한 것이다.
본 발명의 잘 정렬된 TiO2 NT 전극기반의 화학센서는 높은 감도를 보이고 짧은 반응 시간에서 극미량까지 측정할 수 있으므로 안전하다.

Description

잘 정렬된 이산화 티타늄 나노튜브 전극기반의 페닐 히드라진 고감도 센서 {Synthesis of Highly Aligned TiO2 Nanotube via Electrochemical Anodic Oxidation for Prospective Phenyl Hydrazine Sensor}
본 발명은 간단한 전기화학적 양극 산화방법을 이용하여, 가격이 저렴한 Ti foil 기판 위에 잘 정렬된 이산화 티타늄 나노튜브 (Highly Aligned TiO2 NanoTube : HA TNT)를 성장시켜 사람인체에 유해한 페닐 히드라진의 측정을 위한 저비용, 고감도 화학센서의 전극으로 활용된다. 본 발명의 페닐 히드라진 고감도 센서의 HA TNT는 Ti foil을 초음파세척기 내의 아세톤과 에탄올의 혼합용액에서 탈지시키고, 증류수로 헹구어 질소가스로 건조시키는 단계와, 에틸렌글리콜용액에 용해된 불화암모늄과 정제수를 포함한 두 개의 전극 전지 시스템에서 인가전압과 전류에서 거리를 두고 두 전극을 유지시켜 전기화학적으로 양극 산화시키는 단계와, 양극 산화된 Ti foil 위에서 성장한 이산화 티타늄 나노튜브 배열을 증류수로 세정하고, 로에서 고온으로 소결하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화 티타늄 나노튜브 배열 전극 기반의 페닐 히드라진 고감도 센서에 관한 것이다. 본 발명으로 제작된 TiO2 NT 배열 전극에 기초한 화학센서는 ~40.9μA.mM.cm의 넓은 감도를 보이고 짧은 반응 시간(10s)에서 ~0.22μM의 높은 감도까지 측정할 수 있다.
최근에 나노크기의 무기 금속 산화물은 독특한 구조와 전기 및 촉매의 특성 때문에 많은 관심을 받아왔다. Titania(TiO2)의 나노구조는 금속 산화물 중 가장 다목적으로 사용되는 산화물이며 독특한 비활성표면과 광학적 특성을 가지고 있다. 다차원의 TiO2 나노구조를 1차원으로 분리하는 것은 물리적으로 그리고 전기적 특성을 결정하는데 중요한 역할을 하고 있다. Nanorod(NRs), nanowires(NWs), nanotubes(NTs) 같은 1차원 TiO2 나노물질들은 bulk materials와 비교했을 때 부피에 대한 넓은 표면적 가졌다. 다양한 1차원 TiO2 나노구조들 중에서, TiO2 NTs는 일반적으로 넓은 표면적과 뛰어난 전하전이 특성, 우수한 전기적, 기계적 및 화학적 안정성을 보인다. 특히 매우 균일한 표면과 독특한 구조를 갖는 TiO2 NTs는 가스센서, 바이오센서, 염료감응형 태양전지, 수소재생과 슈퍼커패시터에서의 응용을 기대할 수 있다. 열가수화, 초음파열처리, 양극산화 등을 통해 HA TNT를 합성하기 위한 많은 연구가 있었다. 균일한 구조와 조절 가능한 크기를 갖는 HA TNT는 대게 값싸고 효율적인 전기화학적 양극산화물로 제작된다. 흥미롭게도, 전기화학적 양극산화에 의해 형성된 HA TNT는 Ti 기판과의 강한 결합을 보이며 이는 HA TNT의 안정적 재사용성 측면에서 좋다. 최근, 넓은 표면적을 갖는 TiO2 structures는 유해 화학물질 감지 등 광범위하게 사용된다. Kwon 등은 TiO2 NTs 전극 기반의 센서로 에탄올에 대한 반응성을 올렸으며, Chen 등은 TiO2 NT arrays로 구성된 전극으로 상온 수소 센서를 제작했다.
본 발명에서의 HA TNT는 간단한 전기화학적 양극 산화에 의해 Ti foil 기판 위에서 성장시켰고, 유해한 페닐 히드라진의 측정을 위해 민감도, 신뢰도, 재활용이 높은 화학센서에서 작업 전극으로 활용하였다. 특히 기존에 보고된 백금(Pt)이나 금(Au)등의 값비싼 전극을 활용한 논문들에 비해서 값이 싼 Ti 기판만을 이용하였음에도 불구하고 제작된 페닐 히드라진 센서는 ~4.9μA.mM.cm의 높은 감도와 ~0.22μM의 높은 측정 한계를 보인다. 호환성, 균일서, 표면적이 우수한 TiO2 NT전극으로 페닐 히드라진에 대해 선택적으로 빠르게 반응하는 화학센서를 만들었다. 본 발명에 관련된 종래기술로는 다음과 같은 것이 있다. 1) Q. Wang, Y. Z. Pan, S. S. Huang, S. T. Ren, P. Li, and J. J. Li, Nanotechnology 22, 025501 (2011), 2) L. J. Li, Z. Q. Zhou, J. L. Lei, J. X. He, S. T. Zhang, and F. S. Pan, Appl. Surf. Sci. 258, 3647 (2012), 3) Y. Kwon, H. Kim, S. Lee, I. J. Chin, T. Y. Seong, W. I. Lee, and C. Lee, Sens. Actuators B 173, 441 (2012), 4) K. S. Chen, K. Xie, X. R. Feng, S. F. Wang, R. Hu, H. S. Gu, and Y. Li, Int. J. Hydrogen Energy 37, 13602 (2012), 5) N. G. Chopra, R. J. Luyken, K. Cherrey, V. H. Crespi, M. L. Cohen, S. G. Louie, and A. Zettl, Science 269, 966 (1995), 6) R. Tenne, L. Margulis, M. Genut, and G. Hodes, Nature (London) 360, 444 (1992), 7) S. Fujikawa, R. Takaki, and T. Kunitake, Langmuir 21, 8899 (2005), 8) G. K. Mor, O. K. Varghese, M. Paulose, K. Shankar, and C. A. Grimes, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90, 2011 (2006). 9) Y. Ding, Y. Wang, L. C. Zhang, H. Zhang, C. M. Li, and Y. Lei, Nanoscale 3, 1149 (2011). 10) S. J. Sophia, S. Devi, and K. Pandian, Int. J. Electrochem. Sci. 7, 6580 (2012). 11) G. F. Wang, C. H. Zhang, X. P. He, Z. J.Li, X. J. Zhang, L. Wang, and B. Fang, Electrochim. Acta 55(24), 7204 (2010). 12) Q. F. Yi and W. Q. Yu, J. Electroanal. Chem. 633, 159 (2009).
그러나 이들 종래기술은 본 발명과 기술적구성이 다른 것이다.
현재까지 페닐 히드라진을 위한 전기화학 센서에 관련된 연구는 매우 적은 것으로 보고되었고, 산화환원 상에서 매우 심각한 과전압 문제들을 보였다. 히드라진(Hydrazine)과 페닐 히드라진(phenyl hydrazine) 화학 약품은 일반적으로 살충제, 제약, 사진용 화학용품 그리고 항공우주연료 등에 사용된다. 히드라진과 페닐 히드라진을 지나치게 사용하는 것은 깨끗한 환경에 심각한 문제를 일으킨다. 특히 페닐 히드라진 흡입제는 매우 낮은 농도일지라도 살아있는 유기체, 특히 인간에게 피부과민증, 피부염, 용혈성 빈혈, 간과 콩팥의 손상을 유발할 수 있다. 게다가 페닐 히드라진은 신경독소이자 발암성이며 돌연변이의 발생률을 높이고 간세포에 유독하다고 알려져 있다. 생태계와 인간, 다른 살아있는 유기체들을 보호하기 위해서는 페닐 히드라진의 검출에 대해 믿을 수 있고 강한 접근법이 매우 요구된다. 따라서 페닐 히드라진에 안전한 전기화학 센서의 개발이 필요하고 또한 산화환원상에서 매우 심각한 과전압 문제를 해결해야 한다.
본 발명의 페닐 히드라진 고감도 센서의 잘 정렬된 TiO2 나노튜브(Highly Aligned TiO2 NanoTube: HA TNT)는 Ti foil을 초음파세척기 안에 있는 아세톤과 에탄올의 혼합용액에서 30분간 탈지시키고, 증류수로 헹구어 질소가스로 건조시키는 단계와, ethylene glycol solution에 용해된 0.5wt% NHF와 2vol% HO를 포함한 두 개의 전극 전지 시스템에서 60V의 인가전압과 210A의 전류에서 1cm의 거리를 두고 두 전극을 유지시켜 전기화학적으로 양극 산화시키는 단계와, 양극 산화된 Ti foil 위에서 성장한 HA TNT를 증류수로 세정하고, 로에서 400℃로 30분간 소결하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화 티타늄 나노튜브 배열 전극을 이용한 페닐 히드라진 고감도 센서에 관한 것이다.
본 발명에서는 HA TNT는 간단한 전기화학적 양극 산화에 의해 Ti foil 기판 위에서 성장시켰고, 유해한 페닐 히드라진의 측정을 위해 민감도, 신뢰도, 재활용이 높은 화학센서에서 작업 전극으로 활용하였다. 제작된 페닐 히드라진 센서는 ~4.9μA.mM.cm의 넓은 감도와 ~0.22μM의 높은 측정 한계를 보인다. 호환성, 균일서, 표면적이 우수한 TiO2 NT전극으로 페닐 히드라진에 대해 선택적으로 빠르게 반응하는 화학센서를 만들었다.
본 발명으로 제작된 HA TNT 전극기반의 화학센서는 값이 비싼 백금이나 금을 재료로 사용하지 않고 티타늄만을 재료로 이용하여 제작한 높은 감도의 반응과 짧은 반응 시간에 극미량까지 측정할 수 있는 저비용 고감도 화학센서이다.
도 1의 (a)는 저배율과 (b)는 고배율의 TiO2 NT arrays에서 FESEM 이미지이다. (c)는 TEM 이미지이고 (D)는 HRTEM 이미지이다, (e)는 라만스펙트럼이고 (f)는 대응 라만 메핑이다.
도 2의 (a)는 암페어메트릭 플롯이고 (b)는 화학센서를 기초로하는 TiO2 NT arrays의 페닐히드라진 농도에 대한 선형플롯이다. (c)는 I-V특성이고 (d)는 HA TNT의 페닐히드라진 농도에 대한 검정 곡선이다.
본 발명의 페닐 히드라진 고감도 센서의 잘 정렬된 TiO2 나노튜브(Highly Aligned TiO2 NanoTube: HA TNT)는 Ti foil을 초음파세척기 안에 있는 아세톤과 에탄올의 혼합용액에서 30분간 탈지시키고, 증류수로 헹구어 질소가스로 건조시키는 단계와, ethylene glycol solution에 용해된 0.5wt% NHF와 2vol% HO를 포함한 두 개의 전극 전지 시스템에서 60V의 인가전압과 210A의 전류에서 1cm의 거리를 두고 두 전극을 유지시켜 전기화학적으로 양극 산화시키는 단계와, 양극 산화된 Ti foil 위에서 성장한 HA TNT를 증류수로 세정하고, 로에서 400℃로 30분간 소결하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화 티타늄 나노튜브 배열 전극을 이용한 페닐 히드라진 고감도 센서에 관한 것이다.
<실시예>
HA TNT는 전기화학적 양극 산화에 의해 티타늄 foil 위에서 자란다(두께 : 0.25mm, Sigma-Aldrich, purity-99.7%). 양극 산화에 앞서 Ti foil은 초음파세척기 안에 있는 아세톤과 에탄올의 혼합용액에서 30분간 탈지되고, 증류수로 헹구어 질소가스로 건조시킨다. 전기화학적 양극 산화는 ethylene glycol solution에 용해된 0.5wt% NHF와 2vol% HO를 포함한 두 개의 전극 전지 시스템에서 일어난다. Ti foil과 platinum wire는 각각 작업 전극과 상대 전극으로 사용된다. HA TNT의 성장을 위한 전기화학적 양극 산화는 60V의 인가전압과 210A의 전류에서 1cm의 거리를 두고 두 전극을 유지함으로써 발생한다. 양극 산화의 완성 후, Ti foil 위에서 성장한 TiO2 NT arrays는 증류수로 세정 후, 노(furnace) 에서 400℃에서 30분간 소결하였다.
<시험예 1>
작업전극은 TiO2-Pt 하이브리드 나노화이버, CoHCF@TNT, 나노-금/다공성-TiO2/GCE, 나노-금/티타늄, TiO2 NT arrays에 대하여 히드라진과 페닐히드라진의 측정한계 및 감도를 측정하여 다음의 표 1에 나타냈다.
Figure pat00001
HA TNT 작업 전극은 페닐 히드라진 화합물질의 전기촉매 활동을 높여 우수한 전자 이동 현상을 보인다. HA TNT 작업 전극을 기반으로 제작된 페닐 히드라진 화합물 sensor는 ~40.9μAM.cm의 넓은 감도와 ~0.98601의 상관계수(R)와 짧은 반응 시간(10s)에서 ~0.22μM의 높은 측정 한계를 보여준다. 향상된 감지 특성은 HA TNT 표면의 산소 결핍 층의 존재와 그것의 페닐 히드라진 화합물질에 대한 높은 전기촉매 활동에 기인한다.
<시험예 2>; 성능평가
sensing 성능평가는 간단한 두 개의 전극을 기반으로 한 current(I) -voltage(V) 기술로 평가할 수 있는데, 그 기술은 성장한 HA TNT와 Pt wire가 각각 작업 전극과 상대 전극으로 이용한다. I-V 측정은 멀티미터(Keithley, 6517A, USA)로 수행되고 Current response는 대략 10초 정도의 반응 시간 동안 0-2.5V의 전압 범위에서 측정된다. 일반적으로 0.1M로 고정된 양의 phosphate buffer solution(PBS, 10.0ml)와 0.25μM-0.1mM의 농도 페닐 히드라진으로 구성된 두 전극 전기화학시스템을 이 실험에서 사용했다. 제작된 페닐 히드라진 화학센서의 감도는 센서/전극의 활성 영역의 값으로 나눈 값의 보정된 전류 Vs 농도 그래프의 기울기로부터 측정할 수 있다. 감지 실험은 상온에서 수행된다. 더욱이 0.1M PBS에서 제작된 페닐 히드라진 화학물질 센서에 대한 안정 상태의 전류-시간 반응 곡선은 WPG100 electrochemical system을 이용한 전류 측정법으로 분석된다.
HA TNT는 도 1에서 보이는 것처럼 FESEM을 이용하여 형태학적으로 분석하였다. Ti 기판 위에서 성장한 TiO2는 도 1(a)에서 보이는 것처럼 매우 균일하고 자가 배열된 NT arrays를 보인다. 고배율에서(도 1(b)), 정렬되고 꽉 채워진 HA TNT를 보였다. HA TNT의 평균 직경과 두께는 각각 100±20 nm, 20±5 nm로 관찰된다. 도 (a)에 삽입된 그림은 성장한 HA TNT의 횡단면의 FESEM 이미지를 묘사하는데 ~15μm의 평균길이를 보인다. 도 1(c,d)는 TiO2 NT arrays의 TEM, HRTEM 그리고 SAED pattern를 보여준다. 속이 빈 관의 모양은 성장한 HA TNT의 TEM 이미지에서 확인할 수 있었는데(도 1(c)), 이는 FESEM의 결과와 같다. TiO2 NT arrays의 SAED pattern(삽입 도1(c))은 anatase TiO2의 다결정 상태를 보여준다. HA TNT의 HRTEM 이미지는(Fig.1(d)) ~0.35nm의 면간거리를 갖는 결정성 HA TNT의 잘 형성된 결정격자를 보여주는데, 이는 anatase TiO2(101)와 일치한다. 이러한 결과는 성장한 HA TNT의 상당히 좋은 결정도를 나타낸다. TiO2 NT arrays의 구성과 구조는 Raman (Raman microscope, Renishaw)와 도1(e)와 1(f)에서 보이는 것과 같이 해당 매핑으로 조사된다. 성장한 HA TNT는 ~396.1, ~518.2, ~637.4cm에서 각각 B, B+A, E의 symetries를 갖는 anatase 상의 활성 Raman modes와 일치하는 3가지 활성 Raman modes를 얻고 anatase TiO2의 Raman modes와 짝을 맞춘다. 그 결과, Raman spectrum은 ~445cm의 HA TNT는 rutile 상이 없음을 Raman mode에서 보여주고 있다. 도 1(e)에 삽입된 그림은 ~390-460cm 범위의 Raman mapping을 보여주고 ~396.1cm에서 피크와 일치하는 더 큰 어두운 부분을 드러내는 반면 Fig.1(f)는 성장한 HA TNT에서 매우 균일한 표면을 가지는 양질의 anatase TiO2는 ~550-650cm 범위의 Raman mapping을 보인다. 이러한 결과는 도 S1에서 보이는 XRD와 UV-DRS의 결과와 일치한다.
HA TNT 전극의 전기화학적 특성은 관련정보(도 S2)에서 설명한대로 Cyclic-voltametry (CV)로 검사된다. 그것은 HA TNT 전극은 좋은 전기화학적 표면을 통해 중요한 센서반응을 실험한다는 것을 명확하게 보여준다. 그러므로 TiO2 NT arrays는 PBS안에서 페닐 히드라진에 대한 높은 전기촉매작용 때문에 생길 수 있는 상당히 증가된 양극 전류를 얻는다. 시스템의 안정 상태의 current-time 또는 전류적정법 반응은 이후에 낮은 농도에서 페닐 히드라진 화합물질에 대한 HA TNT 전극의 전기촉매반응 실험에서 측정된다. 안정 상태의 전류는 Ag/AgCl 기준 전극에 대해 연동펌프를 사용하여 페닐 히드라진(0-0.3μM)의 잇따른 추가로 페닐 히드라진의 PBS에서 얻을 수 있다. 대표적인 전류측정 plot은 도 2(a)과 같다. 맨 처음에, 전기화학 실험은 background current의 안정화를 위해 페닐 히드라진이 없는 PBS 용액에서 행해진다. 페닐 히드라진의 잇따른 추가는 전류와 페닐 히드라진의 농도의 선형관계를 보여주는 전류의 선형 증가를 보인다. 이는 CV 측정의 결과와 일관된다(도S2). 도 2(b)은 전류와 페닐 히드라진의 농도와의 선형관계를 다시 확인해주는 HA TNT 전극에 대한 전류 Vs 페닐 히드라진 농도의 선형 plot을 묘사한다. 이러한 관측은 HA TNT 전극이 좋은 전기촉매 그리고 직접적인 전자 이동 또는 HA TNT 전극의 빠른 전자 교환 동작으로 매우 낮은 농도에서 페닐 히드라진의 감지반응을 측정하기 위한 매우 효율적인 촉매라는 것을 추론한다.
Current(I)-voltage(V) 특징들은 HA TNT 전극을 통해 제작된 페닐 히드라진 화학 센서의 성질(감도, 측정 한계 그리고 상관계수)를 평가하기 위해 측정된다. 전류 반응은 0.0-2.5V에서 측정되고 시간 지연과 반응 시간은 각각 1.0s 그리고 10s이다. 도S3으로부터 ~2.07μA의 낮은 전류는 페닐 히드라진 화합물질 없이 측정되지만 페닐 히드라진에 대한 HA TNT 전극의 빠른 감지반응을 나타내는 가장 낮은 농도의 페닐 히드라진(0.25μM)의 추가 이후 전류의 갑작스러운 상승이 관측된다. HA TNT 전극을 기반으로 한 페닐 히드라진 화합물 센서의 자세한 sensing parameter는 다양한 농도의 페닐 히드라진(0.25μM-0.10mM)를 갖는 I-V 특징을 연속으로 측정함으로써 평가된다. 도 2(c)로부터 전류는 HA TNT 전극에 의한 페닐 히드라진 화합물에 대한 좋은 감지반응을 제안하는 0.25μM-0.10mM에서 페닐 히드라진 농도에 비례한다. 전류의 상승은 페닐 히드라진의 추가로 발생한 많은 이온과 용액의 이온강도의 증가와 같이 전기촉매작용이 활성화되어서이다. 감도, 측정한계, 상관계수와 같은 sensing parameter는 제작된 페닐 히드라진 화합물 센서의 전류 Vs 페닐 히드라진 농도의 보정곡선으로 계산된다. 도 2(d)는 보정전류 Vs ~1μM의 페닐 히드라진 농도에서 선형 증가를 보여주는 페닐 히드라진 농도의 plot을 보여주고 calibrated plot에서의 포화수준을 달성한다. 포화점은 PBS의 더 높은 농도에서 페닐 히드라진에 대한 HA TNT 전극 표면의 자유로운 활성부분의 더 적은 유효성 때문에 발생할 것이다. HA TNT 전극을 기반으로 제작된 페닐 히드라진 화합물 센서는 상당히 높은 ~40.9μA.mM의 재생산 가능한 감도, ~0.98601의 상관계수(R)와 함께 10초의 짧은 반응 시간 기준 ~0.22μM의 측정 한계를 보여준다. HA TNT 전극을 기반으로 제작된 페닐 히드라진 화합물 sensor는 0.25μM-1μM의 범위에서 좋은 선형성을 나타낸다. HA TNT 전극 표면 위에서의 페닐 히드라진 sensing 메카니즘은 표면 공핍 모델을 사용함으로써 설명된다. 도 2(e)는 HA TNT 전극 표면 위에서의 페닐 히드라진의 반응도의 실례를 보여준다. 주로 페닐 히드라진은 HA TNT 전극 표면에 화학흡착된다. HA TNT는 전도대에서 흡수된 산소원자의 전자 이동을 통해 대기 중의 산소로 쉽게 상호작용하고 도2(e)에서 O, O 등의 유형에서 알 수 있다. 두 번째로 이러한 화학종은 TiO2 NT arrays위의 덜 유해한 diazenyl benzene 안에서 페닐 히드라진과 oxidized 페닐 히드라진과 상호작용한다. 이는 매우 약한 환원 피크와 비교함으로써 두드러지는 산화 피크를 보여주는 CV 결과(도S2)와 잘 일치한다. 그러므로 HA TNT 전극은 페닐 히드라진의 산화를 위한 적합한 표면을 제공하고 전류값의 증가로 인한 반응도를 결정한다. HA TNT 전극을 기반으로 제작된 페닐 히드라진 화학센서의 재사용력과 재생산력은 연속 3주 동안 I-V 특성을 측정함으로써 명쾌해진다. 감지 파라미터와 감지 특성은 HA TNT 전극을 기반으로 제작된 페닐 히드라진 화학센서에서 무시할 만큼의 성능저하를 보이는데 이는 제작된 페닐 히드라진 화학센서의 장기 안정성을 보장한다. 본 발명에서 제작된 phenol chemical sensor의 완벽한 감도, 측정한계 그리고 상관계수는 표 1에 요약된 것처럼 보고된 TiO2 전극을 기반으로 한 히드라진 센서와 관련된 문헌보다 더 뛰어나다. 그러므로 anatase의 좋은 결정성을 가진 HA TNT는 페닐 히드라진 화학품 또는 유해한 화학약품의 측정에 유망하고 효과적인 작동 전극이다.
HA TNT 작업 전극은 페닐 히드라진 화합물에 대한 높은 전기촉매 활동을 통해 비교적 높은 전자 이동현상을 보인다. HA TNT 작업 전극을 기반으로 제작된 페닐 히드라진 화합물 sensor는 ~40.9μAM.cm의 높은 감도와 ~0.98601의 상관계수(R)와 짧은 반응 시간(10s)에서 ~0.22μM의 측정 한계를 보여준다. 향상된 감지 특성은 HA TNT 표면의 산소 결핍 층의 존재와 그것의 페닐 히드라진 화학약품에 대한 좋은 전기촉매 활동에 기인한다.
본 발명으로 제작된 잘 정렬된 TiO2 NT 전극에서 성장한 화학센서는 ~40.9μA.mM.cm의 넓은 감도를 보이고 짧은 반응 시간(10s)에서 ~0.22μM의 높은 반응한도까지 측정할 수 있으며, ~0.98601의 상관계수(R)와 함께 0.25μM-1μM의 범위에서 좋은 선형성을 나타낸다.

Claims (5)

  1. Ti foil을 초음파세척기 내에서 탈지시켜 증류수로 세척한 후 건조시키는 단계와, 에틸렌글리콜 용액에 용해된 불화암모늄과 정제수를 포함한 두 개의 전극 전지 시스템에서 전기화학적으로 양극 산화시키는 단계와, 양극 산화된 Ti foil 위에 Tio2 나노튜브를 성장시키는 단계와, 성장한 이산화 티타늄 나노튜브 배열을 증류수로 세정하고 소결하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화 티타늄 나노튜브 배열 전극기반의 페닐 히드라진 고감도 센서의 제조방법
  2. 제 1항에 있어서, 전극의 양극 산화 이전에 Ti foil을 초음파세척기 내의 아세톤과 에탄올의 혼합용액에서 30분간 탈지시키고, 증류수로 헹구어 질소가스로 건조시키는 것을 특징으로 하는 이산화 티타늄 나노튜브 배열 전극기반의 페닐 히드라진 고감도 센서의 제조방법
  3. 제 1항에 있어서, 에틸렌글리콜 용액에 용해된 0.5wt% NHF와 2vol% HO를 포함한 두 개의 전극 전지 시스템에서 60V의 인가전압과 210A의 전류에서 1cm의 거리를 두고 두 전극을 유지시켜 전기화학적으로 양극 산화시키는 것을 특징으로 하는 잘 정렬된 이산화 티타늄 나노튜브 전극기반의 페닐 히드라진 고감도 센서의 제조방
  4. 제 1항에 있어서, 양극 산화된 Ti foil 위에서 성장한 이산화 티타늄 나노튜브 배열을 증류수로 세정하고, 로에서 400℃로 30분간 소결하는 것을 특징으로 하는 잘 정렬된 이산화 티타늄 나노튜브 전극기반의 페닐 히드라진 고감도 센서의 제조방법
  5. 제 1항 내지 제 4항 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 만든 페닐 히드라진 측정용 센서
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU2641017C1 (ru) * 2016-06-10 2018-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Способ изготовления мультиэлектродного газоаналитического чипа на основе мембраны нанотрубок диоксида титана
EA033789B1 (ru) * 2016-11-21 2019-11-26 Federal State Budget Educational Institution Of Higher Professional Education Yuri Gagarin State Tec Способ изготовления мультиэлектродного газоаналитического чипа на основе мембраны нанотрубок диоксида титана
KR20210144458A (ko) 2020-05-22 2021-11-30 경북대학교 산학협력단 이산화티탄 나노튜브 전극 기반의 현장용 폭발물 감지센서 및 전극의 제조방법

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