KR20200110837A - Polymer gel electrolyte for electrochemical gas sensor and method of fabricating of the same - Google Patents

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Abstract

A method of manufacturing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor includes the steps of: preparing a source solution containing reactive silica, a crosslinking agent, and an initiator; and manufacturing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor, including a polymer in which the reactive silica and the crosslinking agent are polymerized by the initiator through heat treatment of the source solution. It is possible to improve stability of the electrochemical gas sensor.

Description

전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 및 그 제조방법{Polymer gel electrolyte for electrochemical gas sensor and method of fabricating of the same}Polymer gel electrolyte for electrochemical gas sensor and method of fabricating of the same}

본 출원은 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반응성 실리카 및 가교제의 중합 반응에 의해, 망목 구조를 갖는 중합된 중합체인 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present application relates to a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor and a method for manufacturing the same, and more particularly, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor, which is a polymerized polymer having a network structure by polymerization reaction of a reactive silica and a crosslinking agent. And it relates to the manufacturing method.

전기화학식 가스 센서는 반응전극, 상대전극 및 작업전극으로 구성되며, 전해질로 채워져 있다. 이산화탄소, 이산화황, 이산화질소, 일산화탄소 등의 가스에 대하여 높은 선택성을 가진다. 종래의 전기화학식 가스 센서는 전해질로 액상의 물질을 사용하는 데, 액체 전해질은 외부의 온도 및 압력에 민감하다. 이에 따라, 액체 전해질이 가스 센서 외부로 유출되어 전극을 산화시켜 가스 센서의 열화가 촉진된다. 또한, 액체 전해질로 강산 또는 강염기를 사용하여 누액에 의한 환경 오염의 문제도 발생하고 있다. 따라서, 앞서 상술된 문제점을 해결하기 위해 액체 전해질 수준의 고이온전도성을 갖는 고체 전해질에 대한 수요가 증가하고 있는 실정이다.The electrochemical gas sensor consists of a reaction electrode, a counter electrode, and a working electrode, and is filled with an electrolyte. It has high selectivity for gases such as carbon dioxide, sulfur dioxide, nitrogen dioxide, and carbon monoxide. The conventional electrochemical gas sensor uses a liquid material as an electrolyte, and the liquid electrolyte is sensitive to external temperature and pressure. Accordingly, the liquid electrolyte flows out of the gas sensor to oxidize the electrode, thereby promoting deterioration of the gas sensor. In addition, the use of a strong acid or a strong base as a liquid electrolyte causes environmental pollution due to leakage. Accordingly, in order to solve the above-described problems, there is an increasing demand for a solid electrolyte having high ionic conductivity at the level of a liquid electrolyte.

이러한, 액체 전해질의 누액 현상에 따른 전기화학식 가스 센서의 열화 및 외부 유출에 따른 유해성의 문제를 해결하기 위해, 무기물 또는 고분자를 포함하는 고체 전해질에 대한 연구 개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개 특허 10-2016-0083361(출원번호 10-2014-0194392)에는 액체 전해질, 산화물 미립자 및 흡습성 재료를 담지하는 고분자 수지로 이루어진 전해질용 조성물을 제공하여, 자체적으로 외부 습기를 흡습하고, 내부 증발을 억제할 수 있는 전기화학 가스센서용 전해질의 조성물 및 그 제조방법이 개시되어 있다.In order to solve the problem of deterioration of the electrochemical gas sensor due to the leakage phenomenon of the liquid electrolyte and the harmfulness caused by leakage to the outside, research and development on a solid electrolyte containing an inorganic material or a polymer is in progress. For example, Korean Patent Laid-Open Patent 10-2016-0083361 (application number 10-2014-0194392) provides an electrolyte composition made of a liquid electrolyte, oxide fine particles, and a polymer resin supporting a hygroscopic material, thereby preventing external moisture by itself. A composition of an electrolyte for an electrochemical gas sensor capable of absorbing moisture and suppressing internal evaporation, and a method of manufacturing the same are disclosed.

본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present application is to provide a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor and a method for manufacturing the same.

본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 높은 이온 전도도를 갖는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to provide a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor having high ionic conductivity and a method for manufacturing the same.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 액체 전해질의 증발 또는 누액 현상을 억제할 수 있는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to provide a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor capable of suppressing evaporation or leakage of a liquid electrolyte, and a method of manufacturing the same.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 종래 액체 전해질 기반의 전기화학식 가스 센서 대비 우수한 장기 안정성을 나타낼 수 있는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to provide a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor and a method of manufacturing the same, which can exhibit superior long-term stability compared to a conventional liquid electrolyte-based electrochemical gas sensor.

본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 종래 액체 전해질 기반의 전기화학식 가스 센서 대비 소형화된 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to provide a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor that is smaller than that of a conventional liquid electrolyte-based electrochemical gas sensor, and a method of manufacturing the same.

본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present application is not limited to the above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present application provides a method of manufacturing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor.

일 실시 예에 따르면, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법은, 반응성 실리카, 가교제 및 개시제를 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계 및 상기 소스 용액을 열처리하여, 상기 개시제에 의해, 상기 반응성 실리카 및 상기 가교제가 중합된 중합체를 포함하는 고분자 젤 전해질을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the method of manufacturing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor includes preparing a source solution including a reactive silica, a crosslinking agent, and an initiator, and heat-treating the source solution, by the initiator, It may include preparing a polymer gel electrolyte comprising a polymer in which silica and the crosslinking agent are polymerized.

일 실시 예에 따르면, 상기 반응성 실리카는, 실리카 입자 및 상기 실리카 입자의 표면에 결합된 반응성 관능기를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the reactive silica may include silica particles and a reactive functional group bonded to the surface of the silica particles.

일 실시 예에 따르면, 상기 반응성 관능기는, 메타아크릴레이트기 또는 비닐기 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the reactive functional group may include at least one of a methacrylate group and a vinyl group.

일 실시 예에 따르면, 상기 반응성 관능기가 메타아크릴레이트기인 경우, 상기 반응성 실리카는, 상기 소스 용액 대비 3wt% 내지 7wt% 범위의 농도를 갖는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, when the reactive functional group is a methacrylate group, the reactive silica may include those having a concentration ranging from 3wt% to 7wt% relative to the source solution.

일 실시 예에 따르면, 상기 개시제는, t-아밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드 또는 아조비스계 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the initiator may include at least one of t-amyl peroxide, benzoyl peroxide, and azobis-based.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present application provides a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor.

일 실시 예에 따르면, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질은, 액체 전해질, 및 상기 액체 전해질 내에 제공되고, 반응성 실리카 및 가교제가 중합된 중합체를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor may include a liquid electrolyte and a polymer provided in the liquid electrolyte and in which a reactive silica and a crosslinking agent are polymerized.

일 실시 예에 따르면, 상기 중합체는 3차원의 망목 구조를 갖는 것을 포함하되, 상기 망목 구조의 교차점에 상기 반응성 실리카가 제공되고, 상기 교차점 사이에 상기 가교제가 제공되고, 상기 망목 구조에 의해 상기 액체 전해질이 겔화될 수 있다.According to an embodiment, the polymer includes those having a three-dimensional network structure, wherein the reactive silica is provided at an intersection point of the network structure, the crosslinking agent is provided between the intersection points, and the liquid The electrolyte can gel.

일 실시 예에 따르면, 상기 액체 전해질은, 산계 또는 알칼리계인 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the liquid electrolyte may include an acid-based or alkaline-based one.

일 실시 예에 따르면, 상기 액체 전해질이 황산일 경우, 상기 가교제는, 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA)인 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, when the liquid electrolyte is sulfuric acid, the crosslinking agent may include tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA).

일 실시 예에 따르면, 상기 가교제는, 두 개 이상의 작용기를 갖는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the crosslinking agent may include those having two or more functional groups.

일 실시 예에 따르면, 상기 반응성 실리카는, 입자 형태를 갖는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the reactive silica may include those having a particle shape.

일 실시 예에 따르면, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질은, 1x10-1 S/cm 내지 1.8x10-1 S/cm 이하의 이온 전도도를 갖는 것일 수 있다.According to an embodiment, the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor may have an ionic conductivity of 1x10 -1 S/cm to 1.8x10 -1 S/cm or less.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 출원은 전기화학식 가스 센서를 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present application provides an electrochemical gas sensor.

일 실시 예에 따르면, 상기 전기화학식 가스 센서는, 기판, 상기 기판 상에 배치된 반응 전극 및 상대 전극, 상기 기판 상에 형성된 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질, 및 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 상에 패턴화된 작업 전극을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the electrochemical gas sensor includes a substrate, a reactive electrode and a counter electrode disposed on the substrate, a polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor formed on the substrate, and a polymer for the electrochemical gas sensor It may include a working electrode patterned on the gel electrolyte.

본 발명의 실시 예에 따른, 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질은, 액체 전해질, 및 상기 액체 전해질 내에 제공되고, 반응성 실리카 및 가교제가 중합된 중합체를 포함할 수 있다.The polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention may include a liquid electrolyte, and a polymer provided in the liquid electrolyte and polymerized with a reactive silica and a crosslinking agent.

상기 중합체는 3차원의 망목 구조를 갖고, 상기 망목 구조의 교차점에 상기 반응성 실리카가 제공되고, 상기 교차점 사이에 상기 가교제가 제공되고, 상기 망목 구조에 의해 상기 액체 전해질이 겔화될 수 있다.The polymer has a three-dimensional network structure, the reactive silica is provided at intersections of the network structures, the crosslinking agent is provided between the intersections, and the liquid electrolyte may be gelled by the network structure.

이에 따라, 자체적으로 지지체를 갖는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질이 제조되어, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 갖는 전기화학식 가스 센서는, 종래의 액체 전해질을 갖는 전기화학식 가스 센서 대비 소형화될 수 있다. Accordingly, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor having its own support is prepared, so that the electrochemical gas sensor having the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor is smaller than that of an electrochemical gas sensor having a conventional liquid electrolyte. I can.

또한, 상기 액체 전해질이 겔화되어, 상기 액체 전해질의 휘발 또는 상기 전기화학식 가스 센서 외부로의 유출을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 전기화학식 가스 센서의 안정성이 향상될 수 있다. In addition, since the liquid electrolyte is gelled, volatilization of the liquid electrolyte or leakage to the outside of the electrochemical gas sensor can be prevented. Accordingly, stability of the electrochemical gas sensor may be improved.

또한, 상기 반응성 실리카는, 상기 액체 전해질의 증발을 억제하는 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 반응성 실리카로부터 수소 이온(H+)이 방출되어, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 이온 전도도가 향상될 수 있다.In addition, the reactive silica may exhibit an effect of suppressing evaporation of the liquid electrolyte. In addition, hydrogen ions (H + ) are released from the reactive silica, so that the ionic conductivity of the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor may be improved.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4는 본 발명의 상기 반응성 실리카의 (a)주사전자현미경(SEM) 이미지 및 (b)투과전자현미경(TEM) 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실험 예 1, 실험 예 2 및 실험 예 3에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 촬영한 사진이다.
도 6는 본 발명의 실험 예 4, 실험 예 5에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 촬영한 사진이다.
도 7는 본 발명의 실험 예 6 내지 실험 예 11에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 촬영한 사진이다.
도 8는 본 발명의 비교 예, 실험 예 1 내지 실험 예 3 및 실험 예 12에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 이온 전도도를 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 포함하는 전기화학식 가스 센서의 제조 방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 포함하는 전기화학식 가스 센서의 시간에 따른 전류 특성을 측정한 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention.
2 to 3 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a (a) scanning electron microscope (SEM) image and (b) a transmission electron microscope (TEM) image of the reactive silica of the present invention.
5 is a photograph of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Examples 1, 2, and 3 of the present invention.
6 is a photograph of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Examples 4 and 5 of the present invention.
7 is a photograph of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Examples 6 to 11 of the present invention.
8 is a graph measuring the ionic conductivity of the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Comparative Examples 1 to 3 and 12 of the present invention.
9 is a schematic flowchart illustrating a method of manufacturing an electrochemical gas sensor including a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention.
10 to 12 are graphs measuring current characteristics over time of an electrochemical gas sensor including a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.

여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, elements, or a combination of the features described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, and configurations It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Further, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 3 are diagrams of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method.

도 1 내지 도 2을 참조하면, 반응성 실리카(110), 가교제(120) 및 개시제를 포함하는 소스 용액이 준비될 수 있다(S110). Referring to FIGS. 1 to 2, a source solution including a reactive silica 110, a crosslinking agent 120, and an initiator may be prepared (S110).

일 실시 예에 따르면, 상기 반응성 실리카(110)는, 실리카 입자 및 상기 실리카 입자의 표면에 결합된 반응성 관능기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반응성 관능기는, 메타아크릴레이트기 또는 비닐기 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the reactive silica 110 may include silica particles and a reactive functional group bonded to the surface of the silica particles. For example, the reactive functional group may include at least one of a methacrylate group or a vinyl group.

일 실시 예에 따르면, 상기 가교제(120)는, 두 개 이상의 작용기를 갖는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개시제는, t-아밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드 또는 아조비스계 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 아조비스계는, 아조비스이소부티로니트릴(AIBN)일 수 있다.According to an embodiment, the crosslinking agent 120 may include those having two or more functional groups. For example, the initiator may include at least one of t-amyl peroxide, benzoyl peroxide, and azobis-based. Specifically, for example, the azobis-based may be azobisisobutyronitrile (AIBN).

일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액은, 산계 또는 알칼리계인 액체 전해질(130)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 산계는, 황산, 인산 등을 포함할 수 있고, 예를 들어, 알칼리계는, 수산화칼륨, 염화칼륨 등을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the source solution may include an acid-based or alkaline-based liquid electrolyte 130. For example, the acid system may include sulfuric acid, phosphoric acid, and the like, and for example, the alkali system may include potassium hydroxide, potassium chloride, or the like.

일 실시 예에 따르면, 상기 액체 전해질(130)이 황산일 경우, 상기 가교제는, 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA)일 수 있다.According to an embodiment, when the liquid electrolyte 130 is sulfuric acid, the crosslinking agent may be tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA).

구체적으로 예를 들어, 상기 반응성 실리카(110)가 메타아크릴레이트를 반응성 관능기로 포함하고, 상기 가교제(120)가 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA)이고, 상기 개시제가 벤조일퍼옥사이드 또는 아조비스이소부티로니트릴(AIBN)이고, 상기 액체 전해질(130)이 황산일 경우, 3wt% 내지 7wt%의 반응성 실리카(110), 10wt%의 가교제(120), 1wt%의 개시제 및 3M 농도의 황산을 포함할 수 있다.Specifically, for example, the reactive silica 110 contains methacrylate as a reactive functional group, the crosslinking agent 120 is tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA), and the initiator is benzoyl peroxide or azobisiso Butyronitrile (AIBN), and when the liquid electrolyte 130 is sulfuric acid, it contains 3wt% to 7wt% of reactive silica 110, 10wt% of crosslinking agent 120, 1wt% of initiator and 3M sulfuric acid can do.

일 실시 예에 따르면, 상기 개시제 및 상기 가교제(120)를 상기 액체 전해질에 첨가하여, 30분 동안 교반하여 투명한 액상의 혼합 용액이 제조될 수 있다. 상기 혼합 용액 내에 상기 반응성 실리카(110)를 첨가하고, 3000rpm에서 30분 동안 교반하여, 상기 소스 용액이 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 반응성 실리카(110)의 입자 크기는 수십 내지 수백 nm의 초미립자를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the initiator and the crosslinking agent 120 may be added to the liquid electrolyte and stirred for 30 minutes to prepare a transparent liquid mixed solution. The reactive silica 110 is added to the mixed solution and stirred at 3000 rpm for 30 minutes to prepare the source solution. For example, the particle size of the reactive silica 110 may include ultrafine particles of tens to hundreds of nm.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 반응성 실리카(110)의 입자 크기는 수십 내지 수백 nm의 초미립자를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 반응성 실리카(110)를 첨가하고, 교반하여, 상기 소스 용액을 제조하는 단계에서, 페인트 쉐이커를 이용하여 상기 반응성 실리카(110)가 균일하게 분산된 상기 소스 용액을 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the particle size of the reactive silica 110 may include ultrafine particles of tens to hundreds of nm. Therefore, in the step of preparing the source solution by adding and stirring the reactive silica 110, the source solution in which the reactive silica 110 is uniformly dispersed may be prepared using a paint shaker.

만약, 상술된 바와 달리, 상기 페인트 쉐이커를 이용하여 교반하지 않을 경우, 상기 초미립자를 갖는 반응성 실리카(110)가 상기 소스 용액 내에 불균일하게 분산될 수 있다.If, unlike described above, when not stirred using the paint shaker, the reactive silica 110 having the ultrafine particles may be non-uniformly dispersed in the source solution.

하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 바와 같이, 상기 소스 용액을 제조하는 단계에서, 상기 페인트 쉐이커를 이용할 경우, 상기 소스 용액의 전 범위에 걸쳐 상기 반응성 실리카(110)가 균일하게 분포시키는 데에 효과적일 수 있다.However, according to an embodiment of the present invention, as described above, in the step of preparing the source solution, when the paint shaker is used, the reactive silica 110 is uniformly distributed over the entire range of the source solution. It can be effective in having.

도 3을 참조하면, 상기 소스 용액을 열처리하여, 상기 개시제에 의해, 상기 반응성 실리카(110) 및 상기 가교제(120)가 중합된 중합체를 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질이 제조될 수 있다(S120).Referring to FIG. 3, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor including a polymer in which the reactive silica 110 and the crosslinking agent 120 are polymerized by the initiator may be prepared by heat treatment of the source solution. (S120).

일 실시 예에 따르면, 상기 중합체는 3차원의 망목 구조(100)를 가질 수 있다. 상기 망목 구조(100)의 교차점에 상기 반응성 실리카(110)가 제공되고, 상기 교차점 사이에 상기 가교제(120)가 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 망목 구조(100)에 의해 상기 액체 전해질(130)이 겔화될 수 있다. According to an embodiment, the polymer may have a three-dimensional network structure 100. The reactive silica 110 may be provided at an intersection of the network structure 100, and the crosslinking agent 120 may be provided between the intersections. Accordingly, the liquid electrolyte 130 may be gelled by the network structure 100.

구체적으로 예를 들어, 상기 소스 용액을 80℃의 온도에서 30분 동안 유지하여, 상기 개시제에 의해, 상기 반응성 실리카(110) 및 상기 가교제(120)가 중합된 중합체를 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질이 제조될 수 있다.Specifically, for example, for an electrochemical gas sensor containing a polymer in which the reactive silica 110 and the crosslinking agent 120 are polymerized by the initiator by maintaining the source solution at a temperature of 80° C. for 30 minutes A polymer gel electrolyte can be prepared.

본 발명에 실시 예에 따르면, 상기 반응성 실리카(110)가 비닐기를 반응성 관능기로 포함하고, 상기 가교제(120)가 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA)를 포함하고, 상기 액체 전해질(130)가 황산을 포함하는 경우, 상기 반응성 실리카(110) 및 상기 가교제(120)의 중합 반응에 의해 상기 액체 전해질(130)이 겔화될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the reactive silica 110 includes a vinyl group as a reactive functional group, the crosslinking agent 120 includes tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA), and the liquid electrolyte 130 is sulfuric acid. When included, the liquid electrolyte 130 may be gelled by a polymerization reaction of the reactive silica 110 and the crosslinking agent 120.

만약, 상술된 바와 달리, 상기 가교제(120)로 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 또는 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(PETA) 중에서 적어도 어느 하나를 사용할 경우, 상기 소스 용액이 전 범위에 걸쳐 균일한 혼합이 이루어지지 않아, 상기 중합 반응에 의해 상기 액체 전해질(130)이 겔화되지 않을 수 있다.If, unlike the above, when at least one of trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) or pentaerythritol tetraacrylate (PETA) is used as the crosslinking agent 120, the source solution is uniformly mixed over the entire range. Since this is not achieved, the liquid electrolyte 130 may not be gelled by the polymerization reaction.

하지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 가교제(120)가 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA)일 경우, 상기 소스 용액의 상기 중합 반응이 전 범위에 걸쳐 균일하게 발생하여, 상기 액체 전해질(130)이 상기 중합체에 의해 겔화될 수 있다.However, according to an embodiment of the present invention, when the crosslinking agent 120 is tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA), the polymerization reaction of the source solution occurs uniformly over the entire range, and the liquid electrolyte 130 ) Can be gelled by the polymer.

일 실시 예에 따르면, 상기 반응성 관능기가 메타아크릴레이트기인 경우, 상기 반응성 실리카(110)는, 상기 소스 용액 대비 3wt% 내지 7wt% 범위의 농도를 갖는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 반응성 실리카(110)에 의해, 상기 액체 전해질(130)의 증발을 억제하는 효과를 가진다. 또한, 상기 반응성 실리카(110)로부터 수소 이온(H+)이 방출되며, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 이온 전도도가 향상되는 데에 효과적이다.According to an embodiment, when the reactive functional group is a methacrylate group, the reactive silica 110 may include those having a concentration in the range of 3wt% to 7wt% relative to the source solution. Accordingly, the reactive silica 110 has an effect of suppressing evaporation of the liquid electrolyte 130. In addition, hydrogen ions (H + ) are released from the reactive silica 110, and it is effective in improving the ionic conductivity of the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor.

상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 상기 반응성 실리카(110)가 상기 소스 용액 대비 3wt% 미만의 농도를 갖는 경우, 상기 반응성 실리카(110) 및 상기 가교제(120)의 중합 반응이 상기 소스 용액의 국부적 영역에서만 발생하여, 상기 중합 반응이 일어난 부분만 겔화될 수 있다.Unlike the above-described embodiment of the present invention, when the reactive silica 110 has a concentration of less than 3 wt% of the source solution, the polymerization reaction of the reactive silica 110 and the crosslinking agent 120 It occurs only in a localized region, and only the portion where the polymerization reaction has occurred can be gelled.

또한, 상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 상기 반응성 실리카(110)가 상기 소스 용액 대비 7wt%를 초과하는 농도일 경우, 상기 반응성 실리카(110) 및 상기 가교제(120)의 중합 반응은, 상기 소스 영역의 전영역에 걸쳐 균일하게 일어나지만, 이온 전도도가 감소될 수 있다.In addition, unlike the above-described embodiment of the present invention, when the reactive silica 110 has a concentration exceeding 7 wt% of the source solution, the polymerization reaction of the reactive silica 110 and the crosslinking agent 120 Although it occurs uniformly over the entire region of the source region, the ionic conductivity may be reduced.

일 실시 예에 따르면, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질은, 1x10-1 S/cm 내지 1.8x10-1 S/cm 이하의 이온 전도도를 가질 수 있다.According to an embodiment, the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor may have an ionic conductivity of 1x10 -1 S/cm to 1.8x10 -1 S/cm or less.

상술된 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질은 전기화학식 가스 센서에 이용될 수 있다.The polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention described above may be used in an electrochemical gas sensor.

일 실시 예에 따르면, 기판, 상기 기판 상에 배치된 반응 전극 및 상대 전극, 상기 기판 상에 형성된 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질, 및 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 상에 패턴화된 작업 전극을 포함하는 전기화학식 가스 센서가 제조될 수 있다.According to an embodiment, patterned on a substrate, a reactive electrode and a counter electrode disposed on the substrate, the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor formed on the substrate, and the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor. An electrochemical gas sensor comprising a working electrode can be manufactured.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 망목 구조(100)에 의해 상기 액체 전해질(130)이 겔화되어, 자체적으로 지지체를 갖는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질이 제조될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the liquid electrolyte 130 may be gelled by the network structure 100, so that a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor having its own support may be prepared.

이에 따라, 상기 전기화학식 가스 센서 내에 전해질 지지체 또는 보호 공간의 구성 요소가 제거된 전기화학식 가스 센서가 제조될 수 있어, 소형화된 전기화학식 가스 센서의 제조에 효과적일 수 있다. 또한, 상기 액체 전해질(130)의 휘발 또는 누액을 방지하여, 상기 전기화학식 가스 센서의 안정성이 향상될 있다. Accordingly, the electrochemical gas sensor in which the electrolyte support or the components of the protective space are removed in the electrochemical gas sensor may be manufactured, and thus it may be effective in manufacturing a miniaturized electrochemical gas sensor. In addition, by preventing volatilization or leakage of the liquid electrolyte 130, the stability of the electrochemical gas sensor may be improved.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 전기화학식 가스 센서의 장시간 사용에도 상기 액체 전해질(130)의 휘발 또는 누액이 방지되어, 상기 전기화학식 가스센서의 장수명화에 효과적일 수 있다. 또한, 상기 강산 또는 강염기성을 갖는 액체 전해질(130)의 상기 전기화학식 가스 센서의 외부로의 유출에 따른 유해성의 문제를 방지하는 데에도 효과적일 수 있다.Accordingly, according to an embodiment of the present invention, volatilization or leakage of the liquid electrolyte 130 is prevented even when the electrochemical gas sensor is used for a long time, and thus, it may be effective to increase the life of the electrochemical gas sensor. In addition, it may be effective in preventing the problem of harmfulness caused by the outflow of the liquid electrolyte 130 having the strong acid or strong base to the outside of the electrochemical gas sensor.

이하, 본 발명의 구체적인 실험 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법, 및 특성 평가 결과가 설명된다.Hereinafter, a method of preparing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to a specific experimental example of the present invention, and a result of evaluation of characteristics will be described.

도 4는, 본 발명의 상기 반응성 실리카의 (a)주사전자현미경(SEM) 이미지 및 (b)투과전자현미경(TEM) 이미지이다.4 is a (a) scanning electron microscope (SEM) image and (b) a transmission electron microscope (TEM) image of the reactive silica of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 반응성 실리카가 입자 형태를 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 반응성 실리의 물리적 특성을 표 1에 정리하여 나타내었다. 상기 반응성 실리카의 입자 크기는 수십 내지 수백 nm의 초미립자의 형태를 갖고, 입자의 평균 크기는 약 20nm의 범위를 가질 수 있다. 또한, 상기 반응성 실리카를 포함하는 분산액에서, 상기 반응성 실리카의 수소이온농도(pH)가 4.0 내지 6.0으로 산성을 나타냄을 알 수 있다. 이에 따라, 상기 반응성 실리카가 상기 전기화학식 가스센서용 고분자 젤 전해질 내에서 수소 이온(H+)을 방출함을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the reactive silica has a particle shape. In addition, the physical properties of the reactive silice are summarized in Table 1. The particle size of the reactive silica may have the form of ultrafine particles of tens to hundreds of nm, and the average size of the particles may have a range of about 20 nm. In addition, it can be seen that in the dispersion containing the reactive silica, the hydrogen ion concentration (pH) of the reactive silica is 4.0 to 6.0, indicating acidity. Accordingly, it can be seen that the reactive silica releases hydrogen ions (H + ) in the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor.

평균 입자 크기Average particle size 20 nm20 nm 비표면적(BET)Specific surface area (BET) 125 ~ 175m2/g125 ~ 175m 2 /g 4% 분산액의 수소이온농도(pH)Hydrogen ion concentration (pH) of 4% dispersion 4.0 ~ 6.04.0 to 6.0 겉보기 밀도Apparent density 0.06g/cm3 0.06g / cm 3 실리카 함량Silica content ≥99.8%≥99.8%

이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 구체적인 제조 방법 및 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, a specific method of manufacturing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention and evaluation results of characteristics will be described.

실험 예 1에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 1

반응 용기에 3M 농도의 황산 수용액을 15g 첨가하고, 황산 수용액 대비 1wt%의 벤조일퍼옥사이드, 황산 수용액 대비 10wt%의 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA)를 공급하였다. 30분 동안 교반하여 투명한 액상의 혼합 용액을 제조하였다.15 g of a 3M aqueous sulfuric acid solution was added to the reaction vessel, and 1 wt% of benzoyl peroxide and 10 wt% of tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) were supplied to the sulfuric acid aqueous solution. The mixture was stirred for 30 minutes to prepare a transparent liquid mixed solution.

혼합 용액 용매 대비 3wt%의 메타아크릴레이트기를 반응성 관능기로 포함하는 반응성 실리카를 첨가하였다.Reactive silica containing 3 wt% of a methacrylate group as a reactive functional group relative to the mixed solution solvent was added.

반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 페인트 쉐이커에 주입하고, 3000rpm의 속도로, 30분 동안 교반하여 소스 용액을 제조하였다.The mixed solution to which the reactive silica was added was injected into a paint shaker and stirred at a speed of 3000 rpm for 30 minutes to prepare a source solution.

소스 용액을 80℃의 온도에서 30분 동안 방치하여 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA) 및 반응성 실리카가 중합된 중합체 및 중합체에 의해 황산 용액이 겔화된 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다.The source solution was allowed to stand at a temperature of 80° C. for 30 minutes to prepare a polymer in which tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) and reactive silica were polymerized, and a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor in which a sulfuric acid solution was gelled by the polymer.

실험 예 2에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 2

상술된 실험 예 1에서 상기 혼합 용액에, 상기 반응성 실리카를 3wt% 대신 4wt% 첨가하여, 실험 예 2에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 2에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, 4 wt% of the reactive silica was added to the mixed solution instead of 3 wt% to prepare a mixed solution to which the reactive silica according to Experimental Example 2 was added. Thereafter, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 2 was prepared.

실험 예 3에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 3

상술된 실험 예 1에서 상기 혼합 용액에, 상기 반응성 실리카를 3wt% 대신 5wt% 첨가하여, 실험 예 2에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 3에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, 5 wt% of the reactive silica was added to the mixed solution instead of 3 wt% to prepare a mixed solution to which the reactive silica according to Experimental Example 2 was added. Thereafter, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 3 was prepared.

본 발명의 실험 예 1, 실험 예 2 및 실험 예 3에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 소스 용액의 조성은 아래 [표2]와 같이 정리될 수 있다.The composition of the source solution of the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 1, Experimental Example 2, and Experimental Example 3 of the present invention may be summarized as shown in [Table 2] below.

반응성 실리카 함량(wt%)Reactive silica content (wt%) TEGDA 함량(wt%)TEGDA content (wt%) 벤조일퍼옥사이드 함량(wt%)Benzoyl peroxide content (wt%) 황산 농도(M)Sulfuric acid concentration (M) 실험 예 1Experiment Example 1 33 1010 1One 33 실험 예 2Experiment Example 2 44 1010 1One 33 실험 예 3Experiment Example 3 55 1010 1One 33

도 5는, 본 발명의 실험 예 1, 실험 예 2 및 실험 예 3에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 촬영한 사진이다.5 is a photograph of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 1, Experimental Example 2, and Experimental Example 3 of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실험 예 1, 실험 예 2 및 실험 예 3에 따른 상기 반응성 실리카 및 상기 가교제이 중합된 중합체가 유동성을 가지는 상기 액체 전해질가 겔화된 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 촬영하였다.Referring to FIG. 5, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor in which the polymer in which the reactive silica and the crosslinking agent are polymerized according to Experimental Examples 1, 2, and 3 of the present invention is gelled is taken. I did.

실험 예 4에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 4

상술된 실험 예 1에서 상기 용매에 벤조일퍼옥사이드 대신 아조비스이소부티로니트릴(AIBN)을 공급하였다. 또한, 상기 혼합 용액에, 상기 반응성 실리카를 3wt% 대신 2wt% 첨가하여, 실험 예 4에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 4에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, azobisisobutyronitrile (AIBN) was supplied to the solvent instead of benzoyl peroxide. Further, to the mixed solution, 2 wt% of the reactive silica was added instead of 3 wt% to prepare a mixed solution to which the reactive silica according to Experimental Example 4 was added. Thereafter, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 4 was prepared.

실험 예 5에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 5

상술된 실험 예 1에서 상기 용매에 벤조일퍼옥사이드 대신 아조비스이소부티로니트릴(AIBN)을 공급하였다. 또한, 상기 혼합 용액에, 3wt%의 상기 메타아크릴레이트를 반응성 관능기롤 포함하는 반응성 실리카 대신 4wt%의 비닐기를 반응성 관능기로 포함하는 반응성 실리카를 첨가하여, 실험 예 5에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 5에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, azobisisobutyronitrile (AIBN) was supplied to the solvent instead of benzoyl peroxide. In addition, to the mixed solution, a reactive silica containing 4 wt% of a vinyl group as a reactive functional group was added instead of the reactive silica containing 3 wt% of the methacrylate as a reactive functional group, and the reactive silica according to Experimental Example 5 was added. The solution was prepared. Then, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 5 was prepared.

도 6는, 본 발명의 실험 예 4, 실험 예 5에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 촬영한 사진이다.6 is a photograph of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Examples 4 and 5 of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실험 예 4, 실험 예 5에 따른 상기 반응성 실리카 및 상기 가교제이 중합된 중합체가 유동성을 가지는 상기 액체 전해질이 겔화된 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 촬영하였다. 상술된 실험 예 4 및 실험 예 5에 따라 제조된 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 중합도를 [표3]에 작성하였다. Referring to FIG. 6, the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor in which the liquid electrolyte in which the reactive silica and the crosslinking agent polymerized polymer according to Experimental Examples 4 and 5 of the present invention has fluidity was gelled was taken. The polymerization degree of the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor prepared according to Experimental Example 4 and Experimental Example 5 described above was written in [Table 3].

반응성 실리카 함량(wt%)Reactive silica content (wt%) 반응성 관능기Reactive functional group TEGDA 함량(wt%)TEGDA content (wt%) AIBN
함량(wt%)AIBN
Content (wt%) 황산
농도(M)Sulfuric acid
Concentration (M) 겔화여부Gelation 실험 예 4Experiment Example 4 22 메타아크릴레이트기Methacrylate group 1010 1One 33 △△ 실험 예 5Experimental Example 5 44 비닐기Vinyl 1010 1One 33 XX

[표 3] 및 도 6에서 알 수 있듯이, 실험 예 4에 따라 제조된 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질은 부분적으로는 가교되지만, 일부는 유동성을 가지는 액체 상태로 남아, 보관 용기의 벽면을 따라, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질이 흘러내린 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하는 데에, 상기 반응성 실리카가 메타아크릴레이트기를 상기 반응성 관능기로 포함할 경우, 상기 소스 용액 대비 2wt% 초과하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.또한, [표 3] 및 도 6에서 알 수 있듯이, 실험 예 4에 따라 제조된 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질은 전체적으로 가교되지 않고, 층분리가 일어남을 확인할 수 있다. 이에 따라, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하는 데에, 상기 반응성 실리카가 메타아크릴레이트기를 상기 반응성 관능기로 포함하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.As can be seen from [Table 3] and FIG. 6, the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor prepared according to Experimental Example 4 is partially crosslinked, but some remains in a liquid state having fluidity, and Accordingly, it can be confirmed that the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor has flowed down. Accordingly, in preparing the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor, when the reactive silica contains a methacrylate group as the reactive functional group, it can be said that it is preferable to exceed 2 wt% of the source solution. As can be seen in [Table 3] and FIG. 6, it can be seen that the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor prepared according to Experimental Example 4 is not crosslinked as a whole, and layer separation occurs. Accordingly, in preparing the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor, it can be said that the reactive silica includes a methacrylate group as the reactive functional group.

실험 예 6에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 6

상술된 실험 예 1에서 상기 용매에 벤조일퍼옥사이드 대신 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 및 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA) 대신 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)을 공급하여, 실험 예 6에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 6에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) was supplied to the solvent instead of azobisisobutyronitrile (AIBN) and tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) instead of benzoyl peroxide. A mixed solution to which the reactive silica was added was prepared. Then, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 6 was prepared.

실험 예 7에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 7

상술된 실험 예 1에서 상기 용매에 벤조일퍼옥사이드 대신 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 및 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA) 대신 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)을 공급하였다. 또한, 상기 혼합 용액에, 상기 반응성 실리카를 3wt% 대신 4wt% 첨가하여, 실험 예 7에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 7에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, azobisisobutyronitrile (AIBN) instead of benzoyl peroxide and trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) instead of tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) were supplied to the solvent. Further, to the mixed solution, 4 wt% of the reactive silica was added instead of 3 wt% to prepare a mixed solution to which the reactive silica according to Experimental Example 7 was added. Thereafter, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 7 was prepared.

실험 예 8에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 8

상술된 실험 예 1에서 상기 용매에 벤조일퍼옥사이드 대신 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 및 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA) 대신 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)을 공급하였다. 또한, 상기 혼합 용액에, 상기 반응성 실리카를 3wt% 대신 5wt% 첨가하여, 실험 예 8에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 8에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, azobisisobutyronitrile (AIBN) instead of benzoyl peroxide and trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) instead of tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) were supplied to the solvent. In addition, to the mixed solution, 5 wt% of the reactive silica was added instead of 3 wt% to prepare a mixed solution to which the reactive silica according to Experimental Example 8 was added. Thereafter, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 8 was prepared.

실험 예 9에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 9

상술된 실험 예 1에서 상기 용매에 벤조일퍼옥사이드 대신 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 및 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA) 대신 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(PETA)을 공급하여, 실험 예 9에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 9에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, pentaerythritol tetraacrylate (PETA) was supplied instead of azobisisobutyronitrile (AIBN) and tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) instead of benzoyl peroxide to the solvent, according to Experimental Example 9 A mixed solution to which reactive silica was added was prepared. Then, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 9 was prepared.

실험 예 10에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 10

상술된 실험 예 1에서 상기 용매에 벤조일퍼옥사이드 대신 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 및 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA) 대신 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(PETA)을 공급하였다. 또한, 상기 혼합 용액에, 상기 반응성 실리카를 3wt% 대신 4wt% 첨가하여, 실험 예 10에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 10에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, azobisisobutyronitrile (AIBN) instead of benzoyl peroxide and pentaerythritol tetraacrylate (PETA) instead of tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) were supplied to the solvent. In addition, to the mixed solution, 4 wt% of the reactive silica was added instead of 3 wt% to prepare a mixed solution to which the reactive silica according to Experimental Example 10 was added. Then, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 10 was prepared.

실험 예 11에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 11

상술된 실험 예 1에서 상기 용매에 벤조일퍼옥사이드 대신 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 및 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA) 대신 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(PETA)을 공급하였다. 또한, 상기 혼합 용액에, 상기 반응성 실리카를 3wt% 대신 5wt% 첨가하여, 실험 예 11에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 11에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, azobisisobutyronitrile (AIBN) instead of benzoyl peroxide and pentaerythritol tetraacrylate (PETA) instead of tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) were supplied to the solvent. In addition, to the mixed solution, 5 wt% of the reactive silica was added instead of 3 wt% to prepare a mixed solution to which the reactive silica according to Experimental Example 11 was added. Then, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 11 was prepared.

도 7는, 본 발명의 실험 예 6 내지 실험 예 11에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 촬영한 사진이다.7 is a photograph of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Examples 6 to 11 of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실험 예 6 내지 실험 예 11에 따른 상기 반응성 실리카 및 상기 가교제이 중합된 중합체가 유동성을 가지는 상기 액체 전해질이 겔화된 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 촬영하였다. 상술된 실험 예 6 내지 실험 예 11에 따라 제조된 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 중합도를 [표4]에 작성하였다. Referring to FIG. 7, the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor was photographed in which the liquid electrolyte in which the reactive silica and the polymer in which the crosslinking agent was polymerized according to Experimental Examples 6 to 11 of the present invention was gelled. The degree of polymerization of the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor prepared according to Experimental Examples 6 to 11 described above was written in [Table 4].

반응성 실리카 함량(wt%)Reactive silica content (wt%) 가교제Crosslinking agent 가교제 함량(wt%)Crosslinking agent content (wt%) AIBN
함량(wt%)AIBN
Content (wt%) 황산
농도(M)Sulfuric acid
Concentration (M) 겔화여부Gelation 실험 예 6Experimental Example 6 33 TMPTATMPTA 1010 1One 33 XX 실험 예 7Experimental Example 7 44 1010 1One 33 XX 실험 예 8Experimental Example 8 55 1010 1One 33 XX 실험 예 9Experimental Example 9 33 PETAPETA 1010 1One 33 XX 실험 예 10Experimental Example 10 44 1010 1One 33 XX 실험 예 11Experimental Example 11 55 1010 1One 33 XX

[표 4] 및 도 7에서 알 수 있듯이, 상기 가교제로 실험 예 6 내지 실험 예 8에 따라 상기 가교제로 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)을 포함하는 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질은 전체적으로 가교되지 않고, 층분리가 일어남을 확인할 수 있다. 또한, [표 4] 및 도 7에서 알 수 있듯이, 상기 가교제로 실험 예 9 내지 실험 예 11에 따라 상기 가교제로 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(PETA)을 포함하는 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질도, 앞서 실험 예 6 내지 실험 예 8과 동일하게, 전체적으로 가교되지 않고, 층분리가 일어남을 확인할 수 있다. As can be seen in [Table 4] and FIG. 7, the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) as the crosslinking agent according to Experimental Examples 6 to 8 as the crosslinking agent is generally It can be confirmed that no crosslinking occurs and layer separation occurs. In addition, as can be seen in [Table 4] and Fig. 7, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor containing pentaerythritol tetraacrylate (PETA) as the crosslinking agent according to Experimental Examples 9 to 11 as the crosslinking agent , In the same manner as in Experimental Examples 6 to 8, it can be confirmed that the overall crosslinking is not performed, and layer separation occurs.

이에 따라, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하는 데에, 상기 가교제가 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA)인 것이 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하는 데에 효과적임을 확인할 수 있다.Accordingly, in preparing the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor, it can be confirmed that the crosslinking agent is tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) is effective in preparing the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor. have.

실험 예 12에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 12

상술된 실험 예 1에서 상기 혼합 용액에, 상기 반응성 실리카를 3wt% 대신 7wt% 첨가하여, 실험 예 2에 따른 반응성 실리카가 첨가된 혼합 용액을 제조하였다. 이후, 실험 예 1과 동일한 방법으로, 실험 예 12에 따른 전기화학식 가스센서용 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다. In Experimental Example 1 described above, 7wt% of the reactive silica was added to the mixed solution instead of 3wt% to prepare a mixed solution to which the reactive silica according to Experimental Example 2 was added. Then, in the same manner as in Experimental Example 1, a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor for an electrochemical gas sensor according to Experimental Example 12 was prepared.

비교 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 제조Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to a comparative example

반응 용기에 3M 농도의 황산 수용액 15g을 첨가하고, 황산 수용액 대비 1wt%의 벤조일퍼옥사이드, 황산 수용액 대비 10wt%의 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA)를 공급하였다. 30분 동안 교반하여 투명한 액상의 혼합 용액을 제조하였다.15 g of an aqueous solution of sulfuric acid having a concentration of 3M was added to the reaction vessel, and 1 wt% of benzoyl peroxide and 10 wt% of tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA) were supplied to the aqueous sulfuric acid solution. The mixture was stirred for 30 minutes to prepare a transparent liquid mixed solution.

혼합 용액을 80℃의 온도에서 30분 동안 방치하여, 비교 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하였다.The mixed solution was allowed to stand at a temperature of 80° C. for 30 minutes to prepare a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to a comparative example.

도 8는, 본 발명의 비교 예, 실험 예 1 내지 실험 예 3 및 실험 예 12에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 이온 전도도를 측정한 그래프이다.8 is a graph measuring the ionic conductivity of the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to Comparative Examples, Experimental Examples 1 to 3, and Experimental Example 12 of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른, 상기 반응성 실리카의 함량에 따른 이온 전도도를 확인 할 수 있다. 상술된 비교 예, 실험 예 1 내지 실험 예 3 및 실험 예 12에 따라 제조된 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 이온 전도도를 [표5]에 작성하였다. Referring to FIG. 8, according to an embodiment of the present invention, ionic conductivity according to the content of the reactive silica can be confirmed. The ionic conductivity of the polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor prepared according to Comparative Examples, Experimental Examples 1 to 3, and Experimental Example 12 described above was written in [Table 5].

반응성 실리카 함량(wt%)Reactive silica content (wt%) TEGDA 함량(wt%)TEGDA content (wt%) 벤조일퍼옥사이드 함량(wt%)Benzoyl peroxide content (wt%) 황산 농도(M)Sulfuric acid concentration (M) 이온 전도도
(mS/cm)Ion conductivity
(mS/cm) 비교 예Comparative example 00 1010 1One 33 146.4146.4 실험 예 1Experiment Example 1 33 1010 1One 33 150.0150.0 실험 예 2Experiment Example 2 44 1010 1One 33 156.5156.5 실험 예 3Experiment Example 3 55 1010 1One 33 177.5177.5 실험 예 12Experimental Example 12 77 1010 1One 33 160.3160.3

[표 5] 및 도 8에서 알 수 있듯이, 상기 반응성 실리카의 함량이 상기 소스 용액 대비 0wt%에서 5wt%로 증가함에 따라, 이온 전도도 또한 1.46X10-1S/cm에서 1.78X10-1 S/cm로 증가함을 알 수 있다. 반면, [표 4] 및 도 7에서 알 수 있듯이, 실험 예 12에 따라 반응성 실리카의 함량이 상기 소스 용액 대비 5wt%를 초과하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 경우, 이온 전도도가 1.60X10-1 S/cm로 나타났다. 이에 따라, 상기 반응성 실리카가 반응성 관능기로 메타아크릴레이트기를 포함할 때, 상기 소스 용액 대비 4wt% 초과 7wt% 미만으로 첨가하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.Table 5 and as As can be seen in 8, the content of the reactive silica increased to 5wt% from 0wt% compared to the source solution, the ionic conductivity also at 1.46X10 -1 S / cm 1.78X10 -1 S / cm It can be seen that it increases to. On the other hand, as can be seen in [Table 4] and Fig. 7, in the case of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor in which the content of reactive silica exceeds 5wt% compared to the source solution according to Experimental Example 12, the ionic conductivity is 1.60X10 − It appeared to be 1 S/cm. Accordingly, when the reactive silica contains a methacrylate group as a reactive functional group, it can be said that it is preferable to add more than 4 wt% and less than 7 wt% of the source solution.

도 9는, 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 포함하는 전기화학식 가스 센서의 제조 방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.9 is a schematic flowchart illustrating a method of manufacturing an electrochemical gas sensor including a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 기판 상에 반응 전극 및 상대 전극을 배치하고, 상기 반응 전극 및 상기 상대 전극 상에 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 형성하고, 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 상에 패턴화된 작업 전극을 형성하여 전기화학식 가스 센서를 제조할 수 있다.9, a reaction electrode and a counter electrode are disposed on a substrate, and a polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention is formed on the reaction electrode and the counter electrode, and the electrochemical An electrochemical gas sensor may be manufactured by forming a patterned working electrode on a polymer gel electrolyte for a gas sensor.

도 10 내지 도 12는, 본 발명의 실시 예에 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 포함하는 전기화학식 가스 센서의 시간에 따른 전류 특성을 측정한 그래프이다.10 to 12 are graphs measuring current characteristics over time of an electrochemical gas sensor including a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 도 9를 참조하여 설명된 방법으로 제조된 전기화학식 가스 센서를 이용하여, 가스를 측정하였다. 본 발명의 실시 예에 따른 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 포함하는 전기화학식 가스 센서는, 일산화탄소(CO), 암모니아(NH3), 수소(H2), 이산화질소(NO2), 황화수소(H2S) 또는 이산화황(SO2)의 가스에 대하여 사용할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 10 to 12, gas was measured using an electrochemical gas sensor manufactured by the method described with reference to FIG. 9. An electrochemical gas sensor comprising a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to an embodiment of the present invention includes carbon monoxide (CO), ammonia (NH 3 ), hydrogen (H 2 ), nitrogen dioxide (NO 2 ), and hydrogen sulfide (H). It can be seen that it can be used for gas of 2 S) or sulfur dioxide (SO 2 ).

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.

100: 망목 구조
110: 반응성 실리카
120: 가교제
130: 액체 전해질100: network structure
110: reactive silica
120: crosslinking agent
130: liquid electrolyte

Claims (13)

반응성 실리카, 가교제 및 개시제를 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계; 및
상기 소스 용액을 열처리하여, 상기 개시제에 의해, 상기 반응성 실리카 및 상기 가교제가 중합된 중합체를 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질을 제조하는 단계를 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법.
Preparing a source solution comprising reactive silica, a crosslinking agent and an initiator; And
Preparation of a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising the step of heat-treating the source solution to prepare a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising a polymer in which the reactive silica and the crosslinker are polymerized by the initiator Way.
 제1 항에 있어서,
상기 반응성 실리카는, 실리카 입자 및 상기 실리카 입자의 표면에 결합된 반응성 관능기를 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법.
The method of claim 1,
The reactive silica is a method of producing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising a silica particle and a reactive functional group bonded to the surface of the silica particle.
 제2 항에 있어서,
상기 반응성 관능기는, 메타아크릴레이트기 또는 비닐기 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법.
The method of claim 2,
The reactive functional group, a method of producing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising at least one of a methacrylate group or a vinyl group.
 제3 항에 있어서,
상기 반응성 관능기가 메타아크릴레이트기인 경우, 상기 반응성 실리카는, 상기 소스 용액 대비 3wt% 내지 7wt% 범위의 농도를 갖는 것을 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법.
The method of claim 3,
When the reactive functional group is a methacrylate group, the reactive silica is a method of producing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising having a concentration in the range of 3 wt% to 7 wt% relative to the source solution.
 제1 항에 있서,
상기 개시제는, t-아밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드 또는 아조비스계 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질의 제조방법.
In paragraph 1,
The initiator, t-amyl peroxide, benzoyl peroxide, or azobis-based method for producing a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor containing at least any one of.
 액체 전해질; 및
상기 액체 전해질 내에 제공되고, 반응성 실리카 및 가교제가 중합된 중합체를 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질.
Liquid electrolyte; And
A polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor provided in the liquid electrolyte and comprising a polymer in which a reactive silica and a crosslinking agent are polymerized.
 제 6항에 있어서,
상기 중합체는 3차원의 망목 구조를 갖는 것을 포함하되,
상기 망목 구조의 교차점에 상기 반응성 실리카가 제공되고,
상기 교차점 사이에 상기 가교제가 제공되고,
상기 망목 구조에 의해 상기 액체 전해질이 겔화되는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질.
The method of claim 6,
The polymer includes those having a three-dimensional network structure,
The reactive silica is provided at the intersection of the network structure,
The crosslinking agent is provided between the intersection points,
Polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor in which the liquid electrolyte is gelled by the network structure.
 제6 항에 있어서,
상기 액체 전해질은, 산계 또는 알칼리계인 것을 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질.
The method of claim 6,
The liquid electrolyte is a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising an acid-based or alkaline-based one.
 제6 내지 제7 항에 있어서,
상기 액체 전해질이 황산일 경우, 상기 가교제는, 테트라에틸렌글리콜 다이아크릴레이트(TEGDA)인 것을 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질.
The method according to claim 6 to 7,
When the liquid electrolyte is sulfuric acid, the crosslinking agent is a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising tetraethylene glycol diacrylate (TEGDA).
 제6 항에 있어서,
상기 가교제는, 두 개 이상의 작용기를 갖는 것을 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질.
The method of claim 6,
The crosslinking agent is a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising two or more functional groups.
 제6 항에 있어서,
상기 반응성 실리카는, 입자 형태를 갖는 것을 포함하는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질.
The method of claim 6,
The reactive silica is a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor comprising a particle shape.
 제 6항에 따른 상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질은, 1x10-1 S/cm 내지 1.8x10-1 S/cm 이하의 이온 전도도를 갖는 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질.
The polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor according to claim 6 is a polymer gel electrolyte for an electrochemical gas sensor having an ionic conductivity of 1x10 -1 S/cm to 1.8x10 -1 S/cm or less.
 기판;
상기 기판 상에 배치된 반응 전극 및 상대 전극;
상기 기판 상에 형성된 제6 항에 따른 상기 고분자 젤 전해질; 및
상기 전기화학 가스센서용 고분자 젤 전해질 상에 패턴화된 작업 전극을 포함하는 전기화학식 가스 센서.

Board;
A reaction electrode and a counter electrode disposed on the substrate;
The polymer gel electrolyte according to claim 6 formed on the substrate; And
Electrochemical gas sensor comprising a working electrode patterned on the polymer gel electrolyte for the electrochemical gas sensor.
KR1020190030265A 2019-03-18 2019-03-18 Polymer gel electrolyte for electrochemical gas sensor and method of fabricating of the same KR102266321B1 (en)

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