KR20180066806A - Harmful gas detecting sensor and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 센서에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 가스 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor, and more particularly to a gas sensor.
현대 사회에서는, 급속한 산업화로 인하여 각종 유해 물질을 취급하는 다양한 산업 현장 또는 이들의 운송 과정에서의 유해물질 유출로 인한 인명과 재산상의 손실이 증가하고 있다. 최근에는 산업 현장뿐만 아니라 가정 및 일상 생활이 행해지는 장소에서도 각종 화학 물질, 특히, 가스의 사용이 증가하고 있으며, 그 종류도 다양해지고 있다. 특히, 새집 증후군 등과 같은 실내 오염에 대한 대책 마련의 요구가 증가하고 있다. In modern society, due to rapid industrialization, loss of life and property due to leakage of harmful substances from various industrial sites handling various hazardous materials or their transportation is increasing. Recently, the use of various chemical substances, especially gas, has been increasing not only in the industrial field but also in places where home and daily life are performed, and the kinds thereof are also diversified. In particular, there is a growing demand for measures against indoor pollution such as sick house syndrome.
이에 따라, 각종 유해물질의 조기 검지 기술에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있으나, 실제로 현장에서 적용 가능한 유해물질 유출 검지를 위한 장비들은 고가의 고정형 센서 체계인 경우가 대부분이다. Accordingly, researches on early detection techniques for various harmful substances have been carried out steadily. However, most of the devices for detection of toxic material outflow that can be applied in the field are expensive fixed sensor systems in most cases.
그러나, 기존의 고가의 고정형 센서 체계들은 작업자 개개인에게 보급하여 사용하기에는 경제적 합리성이 결여되어 있으며, 휴대가 용이하지 않고 현장 분석 시 즉각적인 정보 산출이 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 이러한 유해물질 센서는 장비 의존적인 기술로서 중소기업이나 기존 환경기술 개발업체들이 시장에 참여하기가 쉽지 않다는 한계점이 있다. However, the existing expensive fixed-type sensor systems lack economical rationality to be supplied to individual workers, and it is not easy to carry and there is a problem that it is difficult to obtain instant information when analyzing the field. In addition, such a hazardous substance sensor is a device-dependent technology, and there is a limit in that it is not easy for small and medium enterprises or existing environmental technology development companies to participate in the market.
따라서, 휴대 가능하고 부대 장비 없이 실시간으로 유해물질을 감지할 수 있는 기술이 개발될 필요성이 있다. 특히, 유해가스를 취급하는 작업 현장에서 작업자들이 유해가스의 유출에 대하여 신속한 초기 대응을 위해서는, 유해가스를 최소한 수 초(sec) 이내에 육안으로 검지할 수 있는 센서의 개발이 요구된다. Therefore, there is a need to develop a technology capable of detecting harmful substances in real time without any additional equipment. In particular, in order to promptly respond to the outflow of harmful gas at a work site where harmful gas is handled, it is required to develop a sensor that can visually detect harmful gas within at least seconds (sec).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 건조한 환경에서도 유해 가스를 색변화를 통하여 검출할 수 있는 가스 센서 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a gas sensor capable of detecting noxious gas through color change even in a dry environment, and a method of manufacturing the same.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 유해가스 센서를 제공한다. 상기 유해가스 센서는, 기판 및 상기 기판 상에 형성되고, 염료가 분산된 다공성 기질을 포함하고, 상기 다공성 기질은 유기 다공성 물질 및 무기 흡습제를 더 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a noxious gas sensor. The noxious gas sensor may further include a substrate and a porous substrate formed on the substrate and having a dye dispersed therein, and the porous substrate may further include an organic porous material and an inorganic moisture absorber.
상기 유기 다공성 물질은 아가로스 겔(agarose gel), 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin), 피브린, 알긴산, 히알루론산, 키토산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 다공성 기질 내에서 상기 유기 다공성 물질 및 무기 흡습제는 1 : 10 내지 1 : 12의 중량비를 갖는 것일 수 있다. The organic porous material may be any one selected from the group consisting of agarose gel, collagen, gelatin, fibrin, alginic acid, hyaluronic acid, chitosan, and combinations thereof. In the porous substrate, the organic porous material and the inorganic moisture absorber may have a weight ratio of 1:10 to 1:12.
상기 무기 흡습제는 실리카겔, 염화칼슘, 활성 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 염료는 4-Amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole일 수 있다. 상기 기판은 유리 또는 필름일 수 있다. The inorganic hygroscopic agent may be any one selected from the group consisting of silica gel, calcium chloride, activated alumina, and combinations thereof. The dye may be 4-Amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole. The substrate may be glass or a film.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 유해가스 센서를 제공한다. 상기 유해가스 센서 제조방법은, 기판 상에 유기 다공성 물질 및 무기 흡습제를 포함하는 다공성 기질을 형성하는 단계 및 상기 다공성 기질 상에 염료를 함유하는 수용액을 드리핑한 후 건조하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a noxious gas sensor. The method for manufacturing the noxious gas sensor may include forming a porous substrate containing an organic porous material and an inorganic moisture absorber on a substrate, and dripping an aqueous solution containing the dye on the porous substrate and then drying the porous substrate.
상기 다공성 기질을 형성하는 단계는, 유기 다공성 물질 수용액에 무기 흡습제를 혼합시킨 혼합용액을 제조하는 단계 및 상기 혼합용액을 상기 기판 상에 도포하는 단계일 수 있다. 상기 유기 다공성 물질 수용액에서, 유기 다공성 물질은 0.5wt% 내지 5wt%의 중량비로 함유될 수 있다. The forming of the porous substrate may include a step of preparing a mixed solution obtained by mixing an inorganic hygroscopic agent with an aqueous solution of an organic porous material, and applying the mixed solution onto the substrate. In the aqueous solution of the organic porous material, the organic porous material may be contained at a weight ratio of 0.5 wt% to 5 wt%.
상기 무기 흡습제는 상기 수용액 내에 0.5M 내지 5M의 농도로 혼합될 수 있다. 상기 염료는 4-Amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole(AHMT)일 수 있다. 상기 염료를 함유하는 수용액은 염기성 수용액일 수 있다. 상기 기판은 유리 또는 필름일 수 있다. The inorganic hygroscopic agent may be mixed in the aqueous solution at a concentration of 0.5M to 5M. The dye may be 4-Amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole (AHMT). The aqueous solution containing the dye may be a basic aqueous solution. The substrate may be glass or a film.
본 발명에 따르면, 특정 유해 가스에 대해 선택성을 갖는 염료를 이용하여, 복잡한 장비 없이 색변화를 통하여 검출이 가능한 유해 가스 센서를 제공할 수 있다. 또한, 기판의 표면 처리를 통하여, 건조한 환경에서도 유해 가스의 검출이 가능해지는 등의 효율이 증대된 유해 가스 검출 센서를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a noxious gas sensor capable of detecting color change without complex equipment using a dye having selectivity for a specific noxious gas. In addition, it is possible to provide a noxious gas detection sensor having increased efficiency such as enabling detection of noxious gas even in a dry environment through surface treatment of the substrate.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해 가스 검출 센서 제조방법을 순서대로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1에 따른 결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 실험예 2에 따른 결과를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실험예 3에 따른 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예 4에 따른 결과를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 실험예 5에 따른 결과를 나타낸 사진이다.FIGS. 1A to 1D are schematic views sequentially illustrating a method for manufacturing a noxious gas detection sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a result of Experimental Example 1 of the present invention.
3 is a photograph showing the results of Experimental Example 2 of the present invention.
4 is a photograph showing a result according to Experimental Example 3 of the present invention.
5 is a photograph showing the results of Experimental Example 4 of the present invention.
6 is a photograph showing a result according to Experimental Example 5 of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해 가스 검출 센서 제조방법을 순서대로 나타낸 모식도이다.FIGS. 1A to 1D are schematic views sequentially illustrating a method for manufacturing a noxious gas detection sensor according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 기판(100)이 제공될 수 있다. 상기 기판(100)은 수분 난흡수성 또는 비흡수성 재질인 것일 수 있으며, 구체적으로는 비다공성 재질인 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 필름(film) 또는 유리(glass)일 수 있다. 예컨대, 상기 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 필름 및 셀룰로오스 필름 등의 고분자 필름이거나, OHP(Over Head Projector)용 필름일 수 있다. 일 예로, 상기 기판(100)은 유리(glass)일 수 있다. Referring to FIG. 1A, a
도 1b를 참조하면, 상기 기판(100)상에 다공성 기질(200)을 형성할 수 있다. 상기 다공성 기질(200)은 유기 다공성 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 다공성 물질은 다량의 수분을 흡수할 수 있으며, 내부에서 습윤성(wettability)을 유지할 수 있는 것일 수 있다. 예컨대, 상기 유기 다공성 물질은 고분자 수화겔, 즉, 하이드로 겔일 수 있다. Referring to FIG. 1B, a
상기 하이드로 겔을 구성하는 친수성 고분자는 천연 고분자, 합성 고분자 또는 이들의 조합인 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 천연 고분자로는 한천(agar), 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin), 피브린, 알긴산, 히알루론산 또는 키토산일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 합성 고분자로는 폴리아크릴산(PAAc) 계열의 고분자, 폴리에틸렌옥사이드(PEO)와 공중합체, 폴리비닐알코올(PVA) 또는 폴리포스파젠일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일 예로, 상기 하이드로 겔은 아가로스 겔(agarose gel)일 수 있다. The hydrophilic polymer constituting the hydrogel may be a natural polymer, a synthetic polymer, or a combination thereof. For example, the natural polymer may be agar, collagen, gelatin, fibrin, alginic acid, hyaluronic acid or chitosan, but is not limited thereto. The synthetic polymer may be a polyacrylic acid (PAAc) -based polymer, polyethylene oxide (PEO) and a copolymer, polyvinyl alcohol (PVA), or polyphosphazene, but is not limited thereto. In one example, the hydrogel may be an agarose gel.
상기 다공성 기질(200)은 무기 흡습제(moisture absorbent)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 다공성 기질(200)은 유기 다공성 물질 및 상기 무기 흡습제의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 무기 흡습제는 염화칼슘(CaCl2), 실리카겔 또는 활성 알루미나일 수 있으며, 일 예로써, 상기 무기 흡습제는 염화칼슘(CaCl2)일 수 있다. 상기 무기 흡습제는 상기 유기 다공성 물질의 수분 흡수성 및 내습윤성의 효과를 보다 증대시킬 수 있다. The
상기 다공성 기질(200)을 형성하는 방법으로는, 상기 유기 다공성 물질에 상기 무기 흡습제를 혼합시킨 혼합물, 구체적으로는 유기 다공성 물질 용액에 무기 흡습제를 혼합한 혼합 용액을 상기 기판(100) 상에 도포할 수 있다. 상기 유기 다공성 물질 용액은 유기 다공성 물질 수용액일 수 있다. 상기 유기 다공성 물질 용액에서 상기 유기 다공성 물질은 0.1wt% 내지 5wt%, 구체적으로, 0.1wt% 내지 3wt%, 더 구체적으로, 0.5wt% 내지 2wt%, 일 예로는 1wt%의 중량 비율을 가질 수 있다. 상기 무기 흡습제는 상기 혼합 용액 내에서 0.1M 내지 5M, 구체적으로, 0.5M 내지 3M, 일 예로는, 1M 내지 2M의 농도로 함유될 수 있다. As a method of forming the
상기 유기 다공성 물질 수용액 내의 유기 다공성 물질의 중량 비율과 상기 혼합 용액 내에서의 상기 무기 흡습제의 농도 범위는, 형성된 다공성 기질(200) 내에서 후술될 염료의 색 변화가 보다 선명하게 노출되도록 하는 효과를 발휘할 수 있다. 이에 대하여는 후술되는 실험예 2 및 3을 통하여 보다 구체적으로 설명될 것이다. The weight ratio of the organic porous material in the aqueous solution of the organic porous material and the concentration range of the inorganic moisture absorbent in the mixed solution are such that the color change of the dye described later is more clearly exposed in the formed
상기 도포 방법으로는 드랍 캐스팅(drop casting) 또는 스핀 코팅(spin coating)법을 사용할 수 있다. 이에 상기 다공성 기질(200)은 상기 기판(100) 상에서 액적(droplet)의 형태 또는 편평한 막의 형태로 형성될 수 있다. As the application method, a drop casting method or a spin coating method may be used. The
상기 혼합 용액, 구체적으로, 무기 흡습제를 포함하는 유기 다공성 물질 수용액의 온도를 낮춰서 겔(gel) 상을 형성할 수 있다. 다시 말해서, 상기 기판(100) 상에 유기 다공성 물질이 가교를 형성하는 결정 구조 내에 무기 흡습제가 분산된 다공성 기질(200)을 형성할 수 있다. 경우에 따라서는, 형성된 상기 다공성 기질(200)을 후처리로 건조시킬 수도 있다.A gel phase can be formed by lowering the temperature of the mixed solution, specifically, the aqueous solution of the organic porous material containing the inorganic moisture absorbent. In other words, the
도 1c를 참조하면, 상기 다공성 기질(200) 상에 염료를 함유하는 수용액(210)을 도포, 일 예로, 드리핑(dripping)할 수 있다. 이에 따라, 상기 염료가 상기 다공성 기질(200) 내에 흡수될 수 있다. 상기 염료는 특정 유해 가스와 반응하여 색 변화를 나타내는 것일 수 있다. Referring to FIG. 1C, an
상기 염료를 함유하는 수용액(210)은 산 수용액 또는 염기성 수용액일 수 있으며, 구체적으로는 염기성 수용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 염료를 함유하는 수용액은 증류수에 염료 및 알칼리 금속 수산화물을 각각 용해시킨 후 혼합한 것일 수 있다. 일 예로, 상기 염료는 4-아미노-3-하이드라지노-5-메르캅토-1,2,4-트리아졸(4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole, AHMT)일 수 있으며, 상기 알칼리 금속 수산화물은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH), 구체적으로, 수산화나트륨(NaOH)일 수 있다. 예를 들어, 상기 용액 내에 상기 아미노-3-하이드라지노-5-메르캅토-1,2,4-트리아졸(4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole, AHMT)는 0.001M 내지 1M, 구체적으로, 0.01M 내지 0.1M, 더 구체적으로, 0.05M 내지 0.1M, 일 예로, 0.068M의 농도로 혼합될 수 있다. 상기 용액 내에 상기 수산화나트륨은 0.1M 내지 1M, 구체적으로, 0.2M 내지 0.8M, 일 예로, 0.5M의 농도로 혼합될 수 있다. The
도 1d를 참조하면, 상기 염료를 함유하는 수용액(도 1c의 210)을 상기 다공성 기질(도 1c의 200) 상에 드리핑 한 후에 건조시킬 수 있다. 이에, 상기 기판(100)상에 염료가 분산된 다공성 기질(300)을 형성할 수 있다. 1D, an aqueous solution containing the dye (210 in FIG. 1C) may be dripped onto the porous substrate (200 in FIG. 1C) and then dried. Thus, the
구체적으로, 상기 염료는 본래 건조한 분위기에서는 상기 유해 가스에 대하여 선택성(selectivity)이 없으나, 본 발명의 실시예와 같이, 염료가 분산된 다공성 기질에서는 습한 분위기뿐만 아니라 건조한 분위기에서도 유해 가스를 검출할 수 있다. 다시 말해서, 다공성 기질이 공기 중의 수분을 흡수하고 내부에 수분을 다량 함유할 수 있어 주위 습도 분위기에 제약을 받지 않고, 상기 염료가 상기 유해 가스와 반응하여 색 변화를 나타낼 수 있도록 할 수 있다. 또한, 상기 유해 가스가 매우 낮은 농도, 구체적으로, 0.001ppm 내지 15ppm, 더 구체적으로, 10ppm이하의 농도인 경우에도 검출이 가능할 수 있도록 할 수 있다. Specifically, the dye has no selectivity with respect to the noxious gas in an originally dry atmosphere. However, in the porous substrate in which the dye is dispersed, as in the embodiment of the present invention, noxious gas can be detected not only in a humid atmosphere but also in a dry atmosphere have. In other words, the porous substrate can absorb moisture in the air and can contain a large amount of moisture therein, so that the dye reacts with the noxious gas without being restricted by the ambient humidity atmosphere, and can exhibit a color change. It is also possible to make the detection possible even when the noxious gas has a very low concentration, specifically 0.001 ppm to 15 ppm, more specifically 10 ppm or less.
예를 들어, 상기 유해 가스는 포름 알데히드(formaldehyde) 가스일 수 있다. 상기 염료는 상기 포름 알데히드 가스 이외에 예를 들어, 질산 등의 산성 가스, 아세트알데하이드, 아세톤, 암모니아 등이 혼합되어 있는 혼합 가스 중에서 상기 포름 알데히드 가스에 대한 선택성을 가지는 것일 수 있다. For example, the noxious gas may be formaldehyde gas. The dye may have a selectivity for the formaldehyde gas in a mixed gas in which an acidic gas such as nitric acid, acetaldehyde, acetone, ammonia, etc. are mixed in addition to the formaldehyde gas.
상기 염료가 분산된 다공성 기질(300)내에서 유기 다공성 물질 및 무기 흡습제의 중량 비율은 약 1 : 10 내지 1 : 12, 일 예로, 1 : 11 일 수 있다. 상기 중량 비율은 상기 다공성 기질(300) 내에서 상기 염료의 색 변화가 보다 선명하게 노출되도록 하는 효과를 발휘할 수 있다.The weight ratio of the organic porous material and the inorganic hygroscopic agent in the dye-dispersed
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실험예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms.
<< 제조예Manufacturing example 1: 유해가스 검출 센서 제조> 1: Manufacture of hazardous gas detection sensor>
1wt%의 아가로스를 함유하는 아가로스 수화겔을 70℃로 가열한 후, 1M의 염화칼슘을 혼합시킨 혼합용액을 제조하였다. 그런 다음, 혼합 용액을 유리(glass) 기판 상에 도포한 후 냉각시켜 염화칼슘을 함유하는 아가로스 겔을 형성하였다. 이후, 4-아미노-3-하이드라지노-5-메르캅토-1,2,4-트리아졸(4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole, AHMT) 염료 0.068M와 수산화나트륨(NaOH) 0.5M을 증류수에 녹인 수용액을 상기 아가로스 겔 상에 떨어뜨린 후 건조시켰다. Agarose hydrogel containing 1 wt% of agarose was heated to 70 DEG C and mixed with 1 M calcium chloride to prepare a mixed solution. Then, the mixed solution was applied on a glass substrate and then cooled to form an agarose gel containing calcium chloride. 4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole (AHMT) dye 0.068 M and 0.5 M of sodium hydroxide (NaOH) dissolved in distilled water was dropped on the agarose gel, followed by drying.
<< 제조예Manufacturing example 2: 유해가스 검출 센서 제조( 2: Manufacture of hazardous gas detection sensor ( 아가로스의Agarose 중량비율: Weight ratio: 2wt%2wt% )> )>
아가로스의 중량 비율이 2wt%인 것을 제외하고는, 전술된 제조예 1과 동일한 방법으로 유해가스 검출 센서를 제조하였다.A noxious gas detection sensor was produced in the same manner as in Production Example 1, except that the weight ratio of agarose was 2 wt%.
<< 제조예Manufacturing example 3: 유해가스 검출 센서 제조( 3: Manufacture of hazardous gas detection sensor 아가로스의Agarose 중량비율: Weight ratio: 0.5wt%0.5 wt% )>)>
아가로스의 중량 비율이 0.5wt%인 것을 제외하고는, 전술된 제조예 1과 동일한 방법으로 유해가스 검출 센서를 제조하였다.A noxious gas detection sensor was produced in the same manner as in Production Example 1, except that the weight ratio of agarose was 0.5 wt%.
<< 제조예Manufacturing example 4: 유해가스 검출 센서 제조(염화칼슘: 2M)> 4: Manufacture of hazardous gas detection sensor (calcium chloride: 2M)>
혼합 용액 내에 2M의 염화칼슘을 혼합시킨 것을 제외하고는, 전술된 제조예 1과 동일한 방법으로 유해가스 검출 센서를 제조하였다.A noxious gas detection sensor was manufactured in the same manner as in Production Example 1, except that 2 M of calcium chloride was mixed in the mixed solution.
<< 제조예Manufacturing example 5: 유해가스 검출 센서 제조(염화칼슘: 2M)> 5: Manufacture of hazardous gas detection sensor (calcium chloride: 2M)>
혼합 용액 내에 2M의 염화칼슘을 혼합시킨 것을 제외하고는, 전술된 제조예 2과 동일한 방법으로 유해가스 검출 센서를 제조하였다.A noxious gas detection sensor was prepared in the same manner as in Production Example 2, except that 2 M of calcium chloride was mixed in the mixed solution.
<< 제조예Manufacturing example 6: 유해가스 검출 센서 제조(염화칼슘: 2M)> 6: Manufacture of hazardous gas detection sensor (calcium chloride: 2M)>
혼합 용액 내에 2M의 염화칼슘을 혼합시킨 것을 제외하고는, 전술된 제조예 3과 동일한 방법으로 유해가스 검출 센서를 제조하였다.A noxious gas detection sensor was produced in the same manner as in Production Example 3, except that 2 M of calcium chloride was mixed in the mixed solution.
<< 제조예Manufacturing example 7: 유해가스 검출 센서 제조(기판의 종류: OHP 필름)> 7: Manufacture of hazardous gas detection sensor (type of substrate: OHP film)>
유리 기판 대신 OHP 필름을 사용한 것을 제외하고는, 전술된 제조예 1과 동일한 방법으로 유해가스 검출 센서를 제조하였다.A noxious gas detection sensor was produced in the same manner as in Production Example 1, except that an OHP film was used in place of the glass substrate.
<< 제조예Manufacturing example 8: 유해가스 검출 센서 제조(무기 흡습제: 염화마그네슘( 8: Manufacture of noxious gas detection sensor (inorganic humectant: magnesium chloride MgClMgCl 22 ))>))>
염화칼슘 대신 염화마그네슘(MgCl2)를 사용한 것을 제외하고는, 전술된 제조예 1과 동일한 방법으로 유해가스 검출 센서를 제조하였다.A noxious gas detection sensor was produced in the same manner as in Production Example 1, except that magnesium chloride (MgCl 2 ) was used instead of calcium chloride.
<< 제조예Manufacturing example 9: 유해가스 검출 센서 제조(무기 흡습제: 9: Manufacture of hazardous gas detection sensor (inorganic desiccant: 황산마그네슘Magnesium sulfate (( MgSOMgSO4 44 ))>))>
염화칼슘 대신 황산마그네슘(MgSO4)를 사용한 것을 제외하고는, 전술된 제조예 1과 동일한 방법으로 유해가스 검출 센서를 제조하였다.A noxious gas detection sensor was produced in the same manner as in Production Example 1, except that magnesium sulfate (MgSO 4 ) was used instead of calcium chloride.
<< 비교예Comparative Example 1: 유해가스 검출 센서 제조(기판: 페이퍼)> 1: Manufacture of hazardous gas detection sensor (substrate: paper)>
기판으로 유리(glass)가 아닌 페이퍼(paper)를 사용한 것을 제외하고는 전술된 제조예 1과 동일한 방법으로 센서를 제조하였다.A sensor was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that paper was used instead of glass as a substrate.
<< 실험예Experimental Example 1: 유해가스 검출 실험> 1: Detection of harmful gas>
전술된 제조예 1에 의하여 제조된 유해가스 검출 센서를 준비한 다음, 상기 센서를 반응 용기에 넣고, 10ppm 농도의 포름알데히드 가스를 흘려주어 1분간 반응시켰다. 그 다음에, 상기 반응 용기를 질소 기체로 환기한 후, 상기 센서를 상기 반응 용기에서 꺼내 색 변화를 관찰하였다. The noxious gas detection sensor manufactured according to the above-described Production Example 1 was prepared, and then the sensor was placed in a reaction container, and a formaldehyde gas having a concentration of 10 ppm was flowed for reaction for 1 minute. Then, after the reaction vessel was ventilated with nitrogen gas, the sensor was taken out from the reaction vessel to observe the color change.
<< 실험예Experimental Example 2: 2: 아가로스의Agarose 중량비율을 달리한 각 센서에서의 유해가스 검출 실험> Detection of harmful gas in each sensor with different weight ratio>
전술된 제조예 1 내지 3에 의하여 제조된 유해가스 검출 센서를 준비한 다음, 실험예 1과 동일한 방법으로 색 변화를 관찰하였다. 단, 제조예 1 내지 3에서 각각 아가로스 겔을 형성한 다음 염료 수용액을 드리핑 하기 전에 건조처리를 수행한 것과, 수행하지 않은 조건을 나누어 실험하였다. The noxious gas detection sensors manufactured according to the above-described Production Examples 1 to 3 were prepared, and then the color change was observed in the same manner as in Experimental Example 1. However, the dry treatment was performed before and after the dye aqueous solution was formed after the agarose gel was formed in Production Examples 1 to 3, respectively, and the conditions were not divided.
<< 실험예Experimental Example 3: 염화칼슘의 농도를 증가시킨 각 센서에서의 유해가스 검출 실험> 3: Detection of harmful gas in each sensor with increased concentration of calcium chloride>
전술된 제조예 4 내지 6에 의하여 제조된 유해가스 검출 센서를 준비한 다음, 실험예 2와 동일한 방법으로 색 변화를 관찰하였다. The noxious gas detection sensors manufactured according to the above-described Production Examples 4 to 6 were prepared, and the color change was observed in the same manner as in Experimental Example 2.
<< 실험예Experimental Example 4: 기판의 종류를 달리한 각 센서에서의 유해가스 검출 실험> 4: Detection of noxious gas in each sensor with different kinds of substrate>
전술된 제조예 1, 제조예 7 및 비교예에 의하여 제조된 유해가스 검출 센서를 준비한 다음, 실험예 1과 동일한 방법으로 색 변화를 관찰하였다. The noxious gas detection sensors manufactured according to Production Example 1, Production Example 7 and Comparative Example described above were prepared, and then the color change was observed in the same manner as in Experimental Example 1.
<< 실험예Experimental Example 5: 무기 흡습제의 종류를 달리한 각 센서에서의 유해가스 검출 실험> 5: Detection of harmful gas in each sensor with different types of inorganic moisture absorbers>
전술된 제조예 1, 제조예 8 및 제조예 9에 의하여 제조된 유해가스 검출 센서를 준비한 다음, 실험예 1과 동일한 방법으로 색 변화를 관찰하였다. The noxious gas detection sensors manufactured according to the above-described Production Example 1, Production Example 8 and Production Example 9 were prepared, and the color change was observed in the same manner as in Experimental Example 1.
도 2는 본 발명의 실험예 1에 따른 결과를 나타낸 사진이다.2 is a photograph showing a result of Experimental Example 1 of the present invention.
도 2를 참조하면, 연한 핑크색(pink)을 띄는 염료를 함유하는 다공성 기질 상에 포름 알데히드 가스가 노출되면 보라색(violet)으로 색변화가 나타나는 것을 육안으로 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, when a formaldehyde gas is exposed to a porous substrate containing a dye having a light pink color, it is visually confirmed that a color change occurs in a violet color.
도 3은 본 발명의 실험예 2에 따른 결과를 나타낸 사진이다. 3 is a photograph showing the results of Experimental Example 2 of the present invention.
도 3을 참조하면, 제조예 1 내지 3, 즉, 염료를 함유한 다공성 기질에서는 건조한 환경에서도 포름 알데히드 가스 노출에 의한 색 변화가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 염료 수용액을 도포 하기 전에 건조처리를 수행한 것과, 수행하지 않은 조건 모두에서 색 변화가 나타나는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the color change due to exposure to formaldehyde gas is observed even in a dry environment in Production Examples 1 to 3, that is, in a porous substrate containing a dye. In addition, it can be confirmed that the color change appears both in the case of performing the drying treatment before the application of the dye aqueous solution and in the case of not performing the drying treatment.
도 4는 본 발명의 실험예 3에 따른 결과를 나타낸 사진이다.4 is a photograph showing a result according to Experimental Example 3 of the present invention.
도 4를 참조하면, 제조예 4 내지 6, 즉, 염화칼슘의 농도를 증가시킨 다공성 기질에서도, 포름 알데히드 가스 노출에 의한 색 변화가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 염료 수용액을 도포하기 전에 건조처리를 수행한 것과, 수행하지 않은 조건 모두에서 색 변화가 나타나는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, it can be seen that the color change due to exposure to formaldehyde gas is also observed in Production Examples 4 to 6, that is, in the porous substrate with increased calcium chloride concentration. Similarly, it can be confirmed that the color change appears both in the case of performing the drying treatment before the application of the dye aqueous solution and in the case of not performing the drying treatment.
단, 도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 제조예 1의 경우 색 변화가 가장 선명하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이때, 상기 다공성 기질은 아가로스 및 염화칼슘이 약 1 : 11의 중량비를 가질 수 있다. 3 and Fig. 4 together, it can be seen that the color change appears most clearly in the case of Production Example 1. At this time, the porous substrate may have a weight ratio of agarose and calcium chloride of about 1: 11.
도 5는 본 발명의 실험예 4에 따른 결과를 나타낸 사진이다. 5 is a photograph showing the results of Experimental Example 4 of the present invention.
도 5를 참조하면, 제조예 7(기판의 종류: OHP film) 및 제조예 1(기판의 종류: 유리)의 경우 색변화가 나타나는 반면, 비교예(기판의 종류: Paper)의 경우, 색변화가 나타나지 않음을 알 수 있다. 이는 기판으로 종이(paper)를 사용할 경우에는 염료를 함유하는 다공성 기질 내 수분이 종이로 흡수되버림으로써, 비교예의 경우, 건조한 분위기에서는 염료층에서 색 변화가 나타나지 않는 것으로 파악된다. 5, the color change was observed in the case of Production Example 7 (kind of substrate: OHP film) and Production Example 1 (kind of substrate: glass), whereas in the case of Comparative Example Is not shown. In the case of using paper as the substrate, the moisture in the porous substrate containing the dye is absorbed by the paper, and in the case of the comparative example, no color change appears in the dye layer in the dry atmosphere.
도 6는 본 발명의 실험예 5에 따른 결과를 나타낸 사진이다. 6 is a photograph showing a result according to Experimental Example 5 of the present invention.
도 6을 참조하면, 제조예 8 및 제조예 9, 즉, 무기 흡습제로 각각 염화마그네슘 및 황산마그네슘을 사용한 경우, 색변화가 나타나지 않는 반면, 제조예 1, 즉, 무기 흡습제로 염화칼슘을 사용한 경우에만 색변화가 나타나는 것을 알 수 있다. 이로써, 무기 흡습제인 염화칼슘이 유기 다공성 기질에 혼합되어 수분 흡수성 및 내습윤성을 월등히 향상시키는 효과를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6, no change in color was observed in the case of using Production Example 8 and Production Example 9, that is, when magnesium chloride and magnesium sulfate were used as the inorganic hygroscopic agent, respectively, whereas in Production Example 1, The color change appears. As a result, calcium chloride, which is an inorganic moisture absorber, is mixed with the organic porous substrate, thereby remarkably improving water absorption and wettability.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
100: 기판
200: 다공성 기질
210: 염료를 함유하는 수용액
300: (염료가 분산된) 다공성 기질100: substrate 200: porous substrate
210: aqueous solution containing dye
300: Porous substrate (dye dispersed)
Claims (13)
상기 기판 상에 형성되고, 염료가 분산된 다공성 기질을 포함하고,
상기 다공성 기질은 유기 다공성 물질 및 무기 흡습제를 더 포함하는 것인, 유해 가스 검출 센서.Board; And
A porous substrate formed on the substrate and having a dye dispersed therein,
Wherein the porous substrate further comprises an organic porous material and an inorganic desiccant.
상기 유기 다공성 물질은 아가로스 겔(agarose gel), 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin), 피브린, 알긴산, 히알루론산, 키토산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 것인, 유해 가스 검출 센서.The method according to claim 1,
Wherein the organic porous material is any one selected from the group consisting of agarose gel, collagen, gelatin, fibrin, alginic acid, hyaluronic acid, chitosan, and combinations thereof. sensor.
상기 다공성 기질 내에서 상기 유기 다공성 물질 및 무기 흡습제는 1 : 10 내지 1 : 12의 중량비를 갖는 것인, 유해 가스 검출 센서.The method according to claim 1,
Wherein the organic porous material and the inorganic moisture absorber have a weight ratio of 1:10 to 1:12 in the porous substrate.
상기 무기 흡습제는 실리카겔, 염화칼슘, 활성 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 것인, 유해 가스 검출 센서.The method according to claim 1,
Wherein the inorganic hygroscopic agent is any one selected from the group consisting of silica gel, calcium chloride, activated alumina, and combinations thereof.
상기 염료는 4-Amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole인 것인, 유해 가스 검출 센서.The method according to claim 1,
Wherein the dye is 4-Amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole.
상기 기판은 유리 또는 필름인 것인 유해 가스 검출 센서.The method according to claim 1,
Wherein the substrate is glass or a film.
상기 다공성 기질 상에 염료를 함유하는 수용액을 드리핑한 후 건조하는 단계를 포함하는, 유해 가스 검출 센서 제조방법.Forming a porous substrate comprising an organic porous material and an inorganic moisture absorber on a substrate; And
And dripping an aqueous solution containing a dye on the porous substrate and drying the porous substrate.
상기 다공성 기질을 형성하는 단계는,
유기 다공성 물질 수용액에 무기 흡습제를 혼합시킨 혼합용액을 제조하는 단계; 및
상기 혼합용액을 상기 기판 상에 도포하는 단계인 것인, 유해 가스 검출 센서 제조방법.8. The method of claim 7,
The forming of the porous substrate comprises:
Preparing a mixed solution obtained by mixing an inorganic hygroscopic agent with an aqueous solution of an organic porous material; And
And applying the mixed solution onto the substrate.
상기 유기 다공성 물질 수용액에서, 유기 다공성 물질은 0.5wt% 내지 5wt%의 중량비로 함유되는 것인, 유해 가스 검출 센서 제조방법.9. The method of claim 8,
Wherein in the aqueous solution of the organic porous material, the organic porous material is contained in a weight ratio of 0.5 wt% to 5 wt%.
상기 무기 흡습제는 상기 수용액 내에 0.5M 내지 5M의 농도로 혼합되는 것인, 유해 가스 검출 센서 제조방법. 9. The method of claim 8,
Wherein the inorganic hygroscopic agent is mixed in the aqueous solution at a concentration of 0.5M to 5M.
상기 염료는 4-Amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole(AHMT)인 것인, 유해 가스 검출 제조방법.8. The method of claim 7,
Wherein the dye is 4-Amino-3-hydrazino-5-mercapto-1,2,4-triazole (AHMT).
상기 염료를 함유하는 수용액은 염기성 수용액인 것인, 유해 가스 검출 센서 제조방법.8. The method of claim 7,
Wherein the aqueous solution containing the dye is a basic aqueous solution.
상기 기판은 유리 또는 필름인 것인, 유해 가스 검출 센서 제조방법.8. The method of claim 7,
Wherein the substrate is glass or a film.
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|---|---|---|---|---|
| KR20210004233A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-13 | 고려대학교 산학협력단 | Passive sampler and Preparation method thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100831589B1 (en) | 2007-02-02 | 2008-05-23 | 주식회사 과학기술분석센타 | Method for extracting property of gas sensor output, and device and method for measuring gas density using it |
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