KR20220048071A - Gas sensor for detecting formaldehyde gas and method for manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스 센서 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 포름알데히드 가스와 화학반응을 일으키는 유기 물질과 산화 그래핀 복합체를 포함하는 센서 물질, 상기 센서 물질이 도포된 가스 감지 장치, 및 상기 가스 감지 장치에 연결되어 가스 감지 장치내의 저항 변화를 읽어내는 측정 장치를 이용하여 공간 내에 존재하는 포름알데히드 성분의 정량적 분석이 가능한 가스 센서를 제공한다.The present invention relates to a gas sensor and a method for manufacturing the same, and more particularly, the present invention relates to a sensor material including a graphene oxide composite and an organic material that chemically reacts with formaldehyde gas, and a gas sensing device coated with the sensor material and a gas sensor that can quantitatively analyze formaldehyde components present in a space using a measuring device that is connected to the gas detection device and reads a change in resistance in the gas detection device.
종래 포름알데히드 가스 탐지에 관한 기술의 경우, 고온의 구동온도로 일상생활에서 적용이 어렵거나 포름알데히드 가스의 농도를 정량적으로 측정할 수 없는 어려움이 있다.In the case of the conventional technology for detecting formaldehyde gas, it is difficult to apply it in daily life due to a high driving temperature or there is a difficulty in quantitatively measuring the concentration of formaldehyde gas.
한국등록특허 제101973901호는 키토산-금속 복합물을 활용하여, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유 및 이를 이용한 가스센서용 부재, 가스센서 및 그 제조방법에 관해 나타나 있다. 하지만 구동 온도가 300도 이상으로 일상생활에서 사용이 제한적이고, 전기방사, 고온 열처리와 같은 추가적인 공정이 필요하다.Korean Patent No. 101973901 discloses a metal oxide nanofiber functionalized with a nano-catalyst using a chitosan-metal composite, a member for a gas sensor using the same, a gas sensor, and a manufacturing method thereof. However, since the operating temperature is 300 degrees or higher, its use in daily life is limited, and additional processes such as electrospinning and high-temperature heat treatment are required.
본 발명에 의하면, 상온에서 포름알데히드 가스를 검출할 수 있는 가스 센서를 제공할 목적이 있다.According to the present invention, it is an object to provide a gas sensor capable of detecting formaldehyde gas at room temperature.
본 발명에 의하면, 포름알데히드 가스를 정량적으로 검출할 수 있는 가스 센서를 제공할 목적이 있다.According to the present invention, it is an object to provide a gas sensor capable of quantitatively detecting formaldehyde gas.
본 발명에 의하면, 유독물질의 사용 없이 간단한 제조방법을 통해 합성할 수 있는 포름알데히드 가스 검출용 센서 물질을 제공할 목적이 있다.According to the present invention, an object of the present invention is to provide a sensor material for detecting formaldehyde gas that can be synthesized through a simple manufacturing method without the use of toxic substances.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above. The object of the present invention will become clearer from the following description, and will be realized by means and combinations thereof described in the claims.
본 발명에 따르면 기판 및 상기 기판 상에 형성된 한 쌍의 인터디지테이티드 전극(IDE, interdigitated electrode)을 포함하는 가스 감지 장치; 상기 인터디지테이티드 전극 상에 제공된 센서 물질; 및 상기 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극에 연결된 측정 장치; 를 포함하고, 상기 센서 물질은 산화 그래핀 복합체 및 유기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서를 제공한다.According to the present invention, there is provided a gas sensing device comprising: a substrate and a pair of interdigitated electrodes (IDE) formed on the substrate; a sensor material provided on the interdigitated electrode; and a measuring device coupled to the interdigitated electrode of the gas sensing device. Including, wherein the sensor material provides a gas sensor comprising a graphene oxide composite and an organic material.
상기 산화 그래핀 복합체는 산화 그래핀 및 금속산화물을 포함하는 것일 수 있다.The graphene oxide composite may include graphene oxide and a metal oxide.
상기 금속산화물은 산화 인듐(In2O3), 산화 주석(SnO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 몰리브데늄(MoO3), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 망간(Mn2O3), 산화 코발트(Co3O4), 산화 니켈(NiO), 산화 구리(CuO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 바나듐(V2O3), 산화 철(Fe2O3), 산화게르마늄(GeO2), 산화 나이오븀(Nb2O5), 산화 탄탈럼(Ta2O5), 산화 란타넘(La2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 네오디뮴(Nd2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The metal oxide is indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), manganese oxide (Mn 2 ) O 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), copper oxide (CuO), strontium oxide (SrO), tungsten oxide (WO 3 ), vanadium oxide (V 2 O 3 ), iron oxide ( Fe 2 O 3 ), germanium oxide (GeO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), Neodymium oxide (Nd 2 O 3 ) and combinations thereof may include any one selected from the group consisting of.
상기 유기 물질은 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민 중 적어도 어느 하나의 아민을 포함하는 것일 수 있다.The organic material may include at least one of a primary amine, a secondary amine, and a tertiary amine.
상기 유기 물질은 1,4-페닐렌디아민(1,4-phenylenediamine)을 포함하는 것일 수 있다.The organic material may include 1,4-phenylenediamine.
상기 센서 물질은 산화 그래핀 20 내지 30중량%, 금속산화물 10 내지15중량% 및 유기 물질 60 내지 65중량% 포함하는 것일 수 있다.The sensor material may include 20 to 30% by weight of graphene oxide, 10 to 15% by weight of a metal oxide, and 60 to 65% by weight of an organic material.
상기 유기 물질 및 산화 그래핀 복합체의 무게비는 6:1 내지 8:1 인 것일 수 있다.The weight ratio of the organic material and the graphene oxide composite may be 6:1 to 8:1.
상기 인터디지테이티드 전극은 양 끝단부에 각각 커패시터부; 및 접속부; 를 포함하고,The interdigitated electrode includes a capacitor unit at both ends, respectively; and connections; including,
상기 커패시터부는 상기 인터디지테이티드 전극에 연결되고, 일정간격 서로 이격되어 나란히 형성된 다수의 서브 전극들을 포함하는 것일 수 있다.The capacitor unit may include a plurality of sub-electrodes connected to the interdigitated electrode and spaced apart from each other at a predetermined interval and formed side by side.
상기 상기 센서 물질은 상기 인터디지테이티드 전극의 커패시터부에 코팅되어 제공되는 것일 수 있다.The sensor material may be provided by being coated on a capacitor portion of the interdigitated electrode.
상기 한 쌍의 인터디지테이티드 전극은 서로 이격되어 형성된 제1 인터디지테이티드 전극 및 제2 인터디지테이티드 전극을 포함하고, 상기 제1 인터디지테이티드 전극에 포함된 다수의 서브 전극 및 제2 인터디지테이티드 전극에 포함된 다수의 서브 전극들은 서로 일정 간격 이격되고, 교대로 맞물려서 위치하는 것일 수 있다.The pair of interdigitated electrodes includes a first interdigitated electrode and a second interdigitated electrode formed to be spaced apart from each other, and includes a plurality of sub-electrodes and a second interdigitated electrode included in the first interdigitated electrode. The plurality of sub-electrodes included in the two interdigitated electrodes may be spaced apart from each other by a predetermined interval and alternately positioned.
상기 측정 장치는 상기 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극에 포함된 접속부에 연결 부재를 통해 연결되는 것일 수 있다.The measuring device may be connected to a connection part included in the interdigitated electrode of the gas sensing device through a connection member.
상기 센서 물질은 백금, 팔라듐, 금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 귀금속을 더 포함하는 것일 수 있다.The sensor material may further include one noble metal selected from the group consisting of platinum, palladium, gold, and combinations thereof.
본 발명에 따르면, 금속산화물, 유기 물질 및 산화 그래핀을 포함하는 센서 물질을 준비하는 단계; 및 상기 센서 물질을 상기 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극 상에 도포하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서 제조방법을 제공한다.According to the present invention, preparing a sensor material comprising a metal oxide, an organic material and graphene oxide; and applying the sensor material onto the interdigitated electrode of the gas sensing device of any one of
상기 센서 물질 준비 단계는 산화 그래핀에 금속산화물을 도핑하여 산화 그래핀 복합체를 제조하는 단계; 및 상기 산화 그래핀 복합체와 유기 물질을 합성하는 단계; 를 포함하거나, 또는 산화 그래핀에 유기 물질을 합성하여 산화 그래핀 합성물을 제조하는 단계; 및 상기 산화 그래핀 합성물에 금속산화물을 도핑하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다.The sensor material preparation step may include: preparing a graphene oxide composite by doping the graphene oxide with a metal oxide; and synthesizing the graphene oxide composite and an organic material; comprising, or synthesizing an organic material in graphene oxide to prepare a graphene oxide composite; and doping a metal oxide into the graphene oxide composite. may include.
상기 센서 물질 준비 단계에서 상기 센서 물질을 5℃/min 으로 200 내지 400℃ 온도에서 1 내지 3시간 열처리하는 것일 수 있다.In the sensor material preparation step, the sensor material may be heat-treated at a temperature of 200 to 400° C. at 5° C./min for 1 to 3 hours.
상기 상기 센서 물질은 용매와 혼합되어 인터디지테이티드 전극 상에 도포되는 것일 수 있다.The sensor material may be mixed with a solvent and applied on the interdigitated electrode.
본 발명에 따르면, 상온에서 포름알데히드 가스를 검출할 수 있는 가스 센서를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a gas sensor capable of detecting formaldehyde gas at room temperature.
본 발명에 따르면, 포름알데히드 가스를 정량적으로 검출할 수 있는 가스 센서를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a gas sensor capable of quantitatively detecting formaldehyde gas.
본 발명에 따르면, 유독물질의 사용 없이 간단한 제조방법을 통해 합성할 수 있는 포름알데히드 가스 검출용 센서 물질을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a sensor material for detecting formaldehyde gas that can be synthesized through a simple manufacturing method without the use of toxic substances.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects. It should be understood that the effects of the present invention include all effects that can be inferred from the following description.
도 1은 본 발명의 가스 감지 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 가스 센서 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 가스 센서 제조방법에 대한 순서도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제조예0 내지 제조예3에 따른 실험결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제조예0, 제조예4 내지 제조예7에 따른 실험결과를 나타낸 것이다.1 shows a gas sensing device of the present invention.
Figure 2 shows the configuration of the gas sensor of the present invention.
3 is a flowchart showing a gas sensor manufacturing method of the present invention.
4 shows experimental results according to Preparation Examples 0 to 3 of the present invention.
5 shows the experimental results according to Preparation Example 0, Preparation Example 4 to Preparation Example 7 of the present invention.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, 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 subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than the actual size for clarity of the present invention. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, it includes not only the case where the other part is “directly on” but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part, such as a layer, film, region, plate, etc., is "under" another part, this includes not only cases where it is "directly under" another part, but also a case where another part is in the middle.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.Unless otherwise specified, all numbers, values, and/or expressions expressing quantities of ingredients, reaction conditions, polymer compositions and formulations used herein, contain all numbers, values and/or expressions in which such numbers essentially occur in obtaining such values, among others. Since they are approximations reflecting various uncertainties in the measurement, it should be understood as being modified by the term "about" in all cases. Also, where the disclosure discloses numerical ranges, such ranges are continuous and inclusive of all values from the minimum to the maximum inclusive of the range, unless otherwise indicated. Furthermore, when such ranges refer to integers, all integers inclusive from the minimum to the maximum inclusive are included, unless otherwise indicated.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.In this specification, when a range is described for a variable, the variable will be understood to include all values within the stated range including the stated endpoints of the range. For example, a range of “5 to 10” includes the values of 5, 6, 7, 8, 9, and 10, as well as any subranges such as 6 to 10, 7 to 10, 6 to 9, 7 to 9, etc. It will be understood to include any value between integers that are appropriate for the scope of the recited range, such as 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 to 8.5 and 6.5 to 9, and the like. Also for example, ranges from "10% to 30%" include values of 10%, 11%, 12%, 13%, etc. and all integers up to and including 30%, as well as 10% to 15%, 12% to It will be understood to include any subranges such as 18%, 20% to 30%, etc., as well as any value between reasonable integers within the scope of the recited ranges, such as 10.5%, 15.5%, 25.5%, and the like.
본 발명은 포름알데히드 가스를 검출하기 위한 가스 센서 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas sensor for detecting formaldehyde gas and a method for manufacturing the same.
도 1에는 본 발명의 가스 센서에 포함되는 가스 감지 장치 구성이 나타나 있고, 도 2에는 본 발명의 가스 센서 구성이 나타나 있다. 이하 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 가스 센서를 설명하고 이후 가스 센서 제조방법에 관한 공정을 각 단계 별로 나누어 설명하도록 하겠다.1 shows a configuration of a gas sensing device included in a gas sensor of the present invention, and FIG. 2 shows a configuration of a gas sensor of the present invention. Hereinafter, the gas sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 , and the process related to the gas sensor manufacturing method will be described separately for each step.
가스 센서gas sensor
본 발명의 가스 센서는 기판 및 상기 기판 상에 형성된 한 쌍의 인터디지테이티드 전극(IDE, interdigitated electrode)을 포함하는 가스 감지 장치, 상기 인터디지테이티드 전극 상에 제공된 센서 물질 및 상기 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극에 연결된 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.A gas sensor of the present invention includes a gas sensing device including a substrate and a pair of interdigitated electrodes (IDE) formed on the substrate, a sensor material provided on the interdigitated electrode, and the gas sensing device and a measuring device connected to the interdigitated electrode of
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 각 구성에 대해 구체적으로 설명하도록 하겠다.Hereinafter, each configuration will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 .
가스 감지 장치gas detection device
도 1에는 가스 감지 장치에 대한 구성이 나타나있는데, 본 발명의 가스 감지 장치는 기판 및 상기 기판 상에 형성된 한 쌍의 인터디지테이티드 전극(IDE)을 포함한다.1 shows a configuration of a gas sensing device, the gas sensing device of the present invention includes a substrate and a pair of interdigitated electrodes (IDE) formed on the substrate.
본 발명의 기판은 절연 성질을 갖는 소재를 포함하고, 인터디지테이티드 전극이 형성될 공간을 제공할 수 있을 정도이면 충분하고 본 발명에서 그 종류를 특별히 한정하진 않는다.The substrate of the present invention includes a material having an insulating property and is sufficient enough to provide a space in which the interdigitated electrode is to be formed, and the type of the substrate is not particularly limited in the present invention.
본 발명의 인터디지테이티드 전극은 금 또는 백금 등 전기가 흐를 수 있는 소재이면 충분한다.For the interdigitated electrode of the present invention, any material through which electricity can flow, such as gold or platinum, is sufficient.
상기 인터디지테이트디 전극은 한 쌍으로 이루어져 있고, 보다 구체적으로 서로 일정 거리 이격되어 형성된 제1 인터디지테이티드 전극 및 제2 인터디지테이티드 전극을 포함한다.The interdigitated electrode is made of a pair, and more specifically, includes a first interdigitated electrode and a second interdigitated electrode formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance.
상기 인터디지테이티드 전극은 양 끝단부에 각각 다수의 서브 전극을 포함하는 커패시터부 및 접속부를 포함한다.The interdigitated electrode includes a capacitor portion and a connection portion each including a plurality of sub-electrodes at both ends.
상기 커패시터부는 인터디지테이티드 전극에 연결되고, 일정간격 서로 이격되어 나란히 형성된 다수의 서브 전극들을 포함한다. 보다 구체적으로 상기 제1 인터디지테이티드 전극에 포함된 다수의 서브 전극 및 제2 인터디지테이티드 전극에 포함된 다수의 서브 전극들은 서로 일정 간격 이격되고, 교대로 맞물려서 위치하는 것을 특징으로 한다.The capacitor unit includes a plurality of sub-electrodes connected to the interdigitated electrode and spaced apart from each other at a predetermined interval and formed side by side. More specifically, the plurality of sub-electrodes included in the first interdigitated electrode and the plurality of sub-electrodes included in the second interdigitated electrode are spaced apart from each other by a predetermined interval and alternately positioned.
센서 물질sensor material
본 발명의 센서 물질은 산화 그래핀 복합체 및 유기 물질을 포함하는 것이 특징이다.The sensor material of the present invention is characterized in that it comprises a graphene oxide composite and an organic material.
본 발명의 산화 그래핀 복합체는 바람직하게 산화 그래핀 및 금속산화물을 포함한다. 구체적으로 상기 산화 그래핀 복합체는 산화 그래핀에 금속산화물이 도핑되어 있는 구조를 갖는다.The graphene oxide composite of the present invention preferably includes graphene oxide and a metal oxide. Specifically, the graphene oxide composite has a structure in which graphene oxide is doped with a metal oxide.
상기 금속산화물은 상기 산화 그래핀의 적층을 방지하는 역할로서 산화 그래핀의 표면적을 증가시켜 가스 확산을 용이하게 한다. 또한 포름알데히드와 유기물질의 반응영역(active site)을 증가시키는 역할을 한다.The metal oxide serves to prevent the stacking of the graphene oxide, and increases the surface area of the graphene oxide to facilitate gas diffusion. It also serves to increase the active site of formaldehyde and organic matter.
상기 금속산화물 전구체를 통해 산화 그래핀에 도핑되는 금속산화물로 산화 인듐(In2O3), 산화 주석(SnO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 몰리브데늄(MoO3), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 망간(Mn2O3), 산화 코발트(Co3O4), 산화 니켈(NiO), 산화 구리(CuO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 바나듐(V2O3), 산화 철(Fe2O3), 산화게르마늄(GeO2), 산화 나이오븀(Nb2O5), 산화 탄탈럼(Ta2O5), 산화 란타넘(La2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 네오디뮴(Nd2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함한다.Indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), chromium oxide ( Cr 2 O 3 ), manganese oxide (Mn 2 O 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), copper oxide (CuO), strontium oxide (SrO), tungsten oxide (WO 3 ), oxide Vanadium (V 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), germanium oxide (GeO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), lanthanum oxide (La 2 ) O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), and any one selected from the group consisting of combinations thereof.
본 발명의 센서 물질은 귀금속을 더 포함할 수 있다. 상기 귀금속은 예를 들어 백금, 팔라듐 및 금 등이 선택될 수 있다.The sensor material of the present invention may further comprise a noble metal. The noble metal may be, for example, platinum, palladium and gold.
상기 귀금속은 포름알데히드 가스가 센서 물질로 보다 쉽게 흡착할 수 있도록 유기 물질의 아민기와 포름알데히드 가스의 반응 활성화 에너지를 낮추는 역할을 한다.The noble metal serves to lower the activation energy of the reaction between the amine group of the organic material and the formaldehyde gas so that the formaldehyde gas can be more easily adsorbed to the sensor material.
상기 유기 물질은 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민 중 적어도 어느 하나의 아민을 포함한다. 바람직하게 상기 유기 물질은 1차 아민을 포함하고, 일례로 상기 유기 물질은 1,4-페닐렌디아민(1,4-phenylenediamine)을 포함할 수 있다.The organic material includes at least one of a primary amine, a secondary amine, and a tertiary amine. Preferably, the organic material includes a primary amine, for example, the organic material may include 1,4-phenylenediamine.
상기 유기 물질에 포함된 아민기는 포름알데히드와 쉬프 베이스 반응(Schiff base reaction)을 통해 전자를 발생하게 된다. The amine group included in the organic material generates electrons through a Schiff base reaction with formaldehyde.
측정 장치measuring device
본 발명의 측정 장치는 본 발명의 가스 감지 장치 내의 인터디지테이티드 전극의 저항 변화를 관측할 수 있는 수단이면 충분하고 본 발명에서 그 종류에 대해 특별히 한정하지는 않는다.The measuring device of the present invention is sufficient as long as it is a means capable of observing the resistance change of the interdigitated electrode in the gas sensing device of the present invention, and the type is not particularly limited in the present invention.
상기 측정 장치는 연결 부재를 통해 본 발명의 가스 감지 장치에 전기적으로 연결되며, 상기 연결 부재는 도선을 포함한다.The measuring device is electrically connected to the gas sensing device of the present invention through a connecting member, and the connecting member includes a conducting wire.
상기 도선은 보다 구체적으로 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극의 접속부에 연결되고, 상기 측정 장치는 상기 인터디지테이티드 전극 내의 저항 변화를 측정하게 된다.The lead wire is more specifically connected to a connection part of the interdigitated electrode of the gas sensing device, and the measuring device measures a change in resistance in the interdigitated electrode.
본 발명에 따르면 산화 그래핀 표면에 금속산화물 및 아민 그룹을 가진 유기 물질의 조합에서 금속산화물 및 아민기는 극성 분자인 포름알데히드 가스 분자가 발데르발스 상호작용(van der waals interaction), 수소결합(hydrogen bonding) 등 물리적 인력에 의해 그래핀 표면에 물리 흡착되는 것을 돕는다. 이어 포름알데히드 분자가 쉬프 베이스(Schiff's base) 반응을 통해 아민기와 반응 혹은 산화-환원반응을 통해 금속산화물 표면에 이온화된 산소종과 반응하여 전자를 내놓게 된다. 이러한 화학 반응을 통해 센서 물질은 전기적 저항의 변화를 일으키고 변화된 전기적 저항은 인터디지테이티드 전극과 측정 장치를 통해 감지되며 이 신호를 통해 포름알데히드 가스를 검출하게 된다.According to the present invention, in the combination of an organic material having a metal oxide and an amine group on the graphene oxide surface, the metal oxide and the amine group are polar molecules, formaldehyde gas molecules, van der waals interaction, hydrogen bonding (hydrogen bonding) ) helps to be physically adsorbed to the graphene surface by physical attraction. Then, the formaldehyde molecule reacts with an amine group through a Schiff's base reaction or reacts with ionized oxygen species on the surface of the metal oxide through an oxidation-reduction reaction to release electrons. Through this chemical reaction, the sensor material causes a change in electrical resistance, and the changed electrical resistance is sensed through an interdigitated electrode and a measuring device, and formaldehyde gas is detected through this signal.
가스 센서 제조방법Gas sensor manufacturing method
본 발명의 가스 센서 제조방법은 금속산화물, 유기 물질 및 산화 그래핀을 포함하는 센서 물질을 준비하는 단계 및 상기 센서 물질을 본 발명의 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극 상에 도포하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.The gas sensor manufacturing method of the present invention includes the steps of preparing a sensor material including a metal oxide, an organic material, and graphene oxide, and applying the sensor material on an interdigitated electrode of a gas sensing device of the present invention It is characterized by
도 3에는 본 발명의 가스 센서 제조방법에 대한 순서도가 간단히 나타나 있다. 이를 참고하여 이후 각 단계별로 설명할 것이나, 앞서 본 발명의 가스 센서에서 이미 설명한 중복되는 내용은 생략하도록 하겠다.3 is a flow chart of the gas sensor manufacturing method of the present invention is simply shown. Each step will be described later with reference to this, but the overlapping content already described in the gas sensor of the present invention will be omitted.
센서 물질 준비 단계Sensor material preparation steps
본 발명의 센서 물질 준비 단계는 산화 그래핀에 금속산화물을 도핑하여 산화 그래핀 복합체를 제조하는 단계 및 상기 산화 그래핀 복합체와 유기 물질을 합성하는 단계를 포함하거나, 또는 산화 그래핀에 유기 물질을 합성하여 산화 그래핀 합성물을 제조하는 단계 및 상기 산화 그래핀 합성물에 금속산화물을 도핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 센서 물질은 산화 그래핀과 금속산화물을 먼저 반응시킬 수 있으며(도 3(A)), 또는 유기 물질을 먼저 반응(도 3(B))시킬 수 있으나, 금속산화물을 먼저 도핑하는 것이 바람직하다.The sensor material preparation step of the present invention comprises the steps of preparing a graphene oxide composite by doping the graphene oxide with a metal oxide and synthesizing the graphene oxide composite and an organic material, or adding an organic material to the graphene oxide It is characterized in that it comprises the steps of preparing a graphene oxide composite by synthesizing and doping a metal oxide to the graphene oxide composite. That is, in the sensor material of the present invention, graphene oxide and a metal oxide may be reacted first (FIG. 3(A)), or an organic material may be reacted first (FIG. 3(B)), but doping the metal oxide first It is preferable to do
상기 산화 그래핀 복합체는 산화 그래핀에 금속산화물 전구체 물질 및 유레아(urea)를 150℃ 내지 250℃에서 12시간 내지 36시간 동안 합성하여 제조한다.The graphene oxide composite is prepared by synthesizing a metal oxide precursor material and urea to graphene oxide at 150° C. to 250° C. for 12 hours to 36 hours.
상기 금속산화물 전구체는 인듐나이트레이트 하이드레이트, 인듐클로라이드 하이드레이트, 인듐아세테이트 하이드레이트, 인듐퍼콜레이트 하이드레이트, 인듐설페이트 하이드레이트, 징크나이트레이트 하이드레이트, 징크아세틸아세톤 하이드레이트, 징크테트라프플로오로보레이트 하이드레이트, 징크트리플로오로아세테이트 하이드레이트, 징크옥살레이트 하이드레이트, 징크헥사플로오로실리케이트 하이드레이트, 틴클로라이드 하이드레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함한다.The metal oxide precursor is indium nitrate hydrate, indium chloride hydrate, indium acetate hydrate, indium percholate hydrate, indium sulfate hydrate, zinc nitrate hydrate, zinc acetylacetone hydrate, zinc tetrafluoroborate hydrate, zinc trifluoroacetate It includes any one selected from the group consisting of hydrate, zinc oxalate hydrate, zinc hexafluorosilicate hydrate, tin chloride hydrate, and combinations thereof.
본 발명에서는 산화 그래핀 복합체를 증류수에 분산한 분산액을 유기 물질과 혼합한 뒤 수열합성 반응을 통해 센서 물질을 제조한다. 이때 상기 유기 물질 및 산화 그래핀 복합체의 무게비는 6:1 내지 8:1인 것이 바람직하고, 상기 반응은 60℃ 내지 90℃에서 5시간 내지 12시간 동안 진행되는 것이 바람직하다.In the present invention, a sensor material is prepared through a hydrothermal synthesis reaction after mixing a dispersion in which a graphene oxide composite is dispersed in distilled water with an organic material. In this case, the weight ratio of the organic material and the graphene oxide composite is preferably 6:1 to 8:1, and the reaction is preferably performed at 60°C to 90°C for 5 hours to 12 hours.
본 발명의 센서 물질은 바람직하게 산화 그래핀 20중량% 내지 30중량%, 금속산화물 10중량% 내지 15중량% 및 유기 물질 60중량% 내지 65중량%를 포함한다.The sensor material of the present invention preferably comprises 20% to 30% by weight of graphene oxide, 10% to 15% by weight of a metal oxide and 60% to 65% by weight of an organic material.
상기 금속산화물의 함량이 10중량% 미만이면 포름알데히드 가스의 접촉 면적이 상대적으로 감소되고, 합성되는 유기 물질의 함량이 감소하여 결과적으로 포름알데히드 가스에 대한 측정 장치의 민감도가 떨어질 수 있다. 또한 금속산화물의 함량이 15중량% 초과하면 산화 그래핀의 표면을 덮게되어 오히려 유기 물질의 합성을 저해하게 될 수 있다.When the content of the metal oxide is less than 10% by weight, the contact area of the formaldehyde gas is relatively reduced, and the content of the synthesized organic material is reduced, and as a result, the sensitivity of the measuring device to the formaldehyde gas may be reduced. In addition, if the content of the metal oxide exceeds 15% by weight, the surface of the graphene oxide may be covered, thereby inhibiting the synthesis of organic materials.
상기 유기 물질의 함량이 60중량% 미만이면 측정 장치를 통해 저항의 변화를 원활히 관측할 수 없다.If the content of the organic material is less than 60% by weight, the change in resistance cannot be smoothly observed through the measuring device.
본 발명에서 상기 제조된 센서 물질은 추가적으로 5℃/min 으로 200 내지 400℃ 온도에서 1 내지 3시간 열처리될 수 있다.In the present invention, the prepared sensor material may be additionally heat-treated at a temperature of 200 to 400° C. at 5° C./min for 1 to 3 hours.
도포 단계application step
본 발명의 센서 물질은 인터디지테이티드 전극의 커패시터부에 코팅되는 것이 특징이다. 즉, 본 발명의 센서 물질은 용매와 혼합하여 상기 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극에 도포되어 상기 센서 물질이 코팅되게 된다.The sensor material of the present invention is characterized in that it is coated on the capacitor portion of the interdigitated electrode. That is, the sensor material of the present invention is mixed with a solvent and applied to the interdigitated electrode of the gas sensing device to coat the sensor material.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. However, these examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
Response(S) 계산(공통)Response(S) calculation (common)
S(%) = (|Ra-R0|/R0)*100%S(%) = (|R a -R 0 |/R 0 )*100%
Ra = 독성가스 분위기에서 포화된 저항값R a = resistance value saturated in toxic gas atmosphere
R0 = 건조공기(dry air) 분위기에서 포화된 저항값R 0 = resistance value saturated in dry air atmosphere
가스 주입 환경(공통)Gas injection environment (common)
주입가스 = 질소가스 기반으로 포름알데히드가 300ppm으로 혼합Injection gas = 300ppm of formaldehyde based on nitrogen gas
가스 주입 = 300초 동안 500㎖/min의 유량으로 주입(Gas in)하고, 이후 300초 동안 주입을 차단(Gas out)하여 가스 감지 장치에 주기적으로 가스를 노출Gas injection = Injecting (Gas in) at a flow rate of 500ml/min for 300 seconds, then shutting off the injection (Gas out) for 300 seconds to periodically expose the gas to the gas detection device
제조예1 내지 제조예4Preparation Examples 1 to 4
가스 감지 장치(ED-IDE1-Au, micrux)를 준비하고, 산화 그래핀 50mg을 하기 표 1과 같이 질화 인듐 300mg과 다양한 온도 조건에서 합성하고, 이를 에탄올에 1㎎/㎖가 되도록 분산시켜 상기 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극의 커패시터부에 도포하고 80℃에서 24시간 동안 열처리하였다. 열처리 후 상기 가스 감지 장치의 접속부에 구리를 포함하는 도선을 이용하여 측정 장치(Model 6497 picoammeter, keithley)를 연결하였다. 그 후 상온에서 1Volt의 전압을 상기 인터디지테이티드 전극에 계속적으로 가하고 포름알데히드를 포함하는 가스를 상기 가스 감지 장치에 제공하여 도포된 제조예1 내지 제조예7 물질의 Response를 측정하고 그 결과를 도 4 내지 도 5에 각각 나타내었다. 이때 제조예1 내지 제조예3에는 유기 물질을 합성하지 않았으며, 제조예4 내지 제조예7에 사용되는 유기 물질은 1,4-Phenylenediamine로 동일하게 하였다.Prepare a gas detection device (ED-IDE1-Au, micrux), and synthesize 50 mg of graphene oxide with 300 mg of indium nitride at various temperature conditions as shown in Table 1 below, and disperse it to 1 mg/ml in ethanol to obtain the gas It was applied to the capacitor part of the interdigitated electrode of the sensing device and annealed at 80° C. for 24 hours. After the heat treatment, a measuring device (Model 6497 picoammeter, keithley) was connected to the connection part of the gas sensing device using a conductive wire including copper. After that, a voltage of 1 Volt is continuously applied to the interdigitated electrode at room temperature, and a gas containing formaldehyde is provided to the gas sensing device to measure the response of the materials of Preparation Examples 1 to 7 applied thereto, and the results are measured. 4 to 5 are shown, respectively. At this time, no organic material was synthesized in Preparation Examples 1 to 3, and the organic material used in Preparation Examples 4 to 7 was the same as 1,4-Phenylenediamine.
도핑 온도* - 산화 그래핀 및 질화 인듐 합성 온도
무게비* - 유기 물질 및 산화 그래핀 복합체 무게비Preparation Example 0* - Only graphene oxide is applied without indium nitride and organic materials
Doping Temperature* - Graphene Oxide and Indium Nitride Synthesis Temperature
Weight ratio* - weight ratio of organic material and graphene oxide composite
도 4에는 제조예0 내지 제조예3의 센서 물질에 대한 Response 값이 나타나 있다. 이를 참고하면, 200℃에서 질화 인듐과 합성하여 제조된 산화 그래핀 복합체를 포함하는 제조예3의 센서 성능이 가자 좋았다.4 shows the response values for the sensor materials of Preparation Examples 0 to 3. Referring to this, the sensor performance of Preparation Example 3 including the graphene oxide composite prepared by synthesizing with indium nitride at 200° C. was good.
또한 도 5를 참고하면, 무게비가 6:1인 제조예5의 센서 물질에 대한 센서 성능이 가장 좋았다.Also, referring to FIG. 5 , the sensor performance of the sensor material of Preparation Example 5 having a weight ratio of 6:1 was the best.
실시예1Example 1
산화 그래핀에 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 금속산화물을 200℃ 온도에서 24시간 합성시켜 산화 그래핀 복합체를 제조하고, 상기 산화 그래핀 복합체를 유기 물질(1,4-Phenylenediamine, PDA)과 1:6의 무게비가 되도록 조절하여 80℃ 온도에서 10시간 합성하여 센서 물질을 제조하였다. 이때 상기 산화 그래핀, 금속산화물 및 유기 물질의 함량은 각각 20중량%, 15중량% 및 65중량%이 되도록 조절하였다.A metal oxide containing indium oxide (In 2 O 3 ) in graphene oxide was synthesized at a temperature of 200° C. for 24 hours to prepare a graphene oxide composite, and the graphene oxide composite was mixed with an organic material (1,4-Phenylenediamine, PDA). ) and a weight ratio of 1:6, and synthesized at 80° C. for 10 hours to prepare a sensor material. At this time, the content of the graphene oxide, the metal oxide and the organic material was adjusted to be 20% by weight, 15% by weight, and 65% by weight, respectively.
실시예2, 비교예1 내지 비교예6Example 2, Comparative Examples 1 to 6
산화 그래핀, 금속산화물 및 유기 물질을 하기 표 2와 같은 함량으로 조절하고, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 센서 물질을 각각 제조하였다.Graphene oxide, metal oxide, and organic material were adjusted to the amounts shown in Table 2 below, and sensor materials were prepared in the same manner as in Example 1.
금속산화물* - 산화 인듐(In2O3)
기타* - 키토산PDA* - 1,4-phenylenediamine
Metal oxide* - indium oxide (In 2 O 3 )
Others* - Chitosan
실험예Experimental example
가스 감지 장치(ED-IDE1-Au, micrux)를 준비하고, 상기 실시예1 내지 실시예2 및 비교예1 내지 비교예6의 센서 물질을 에탄올에 1㎎/㎖가 되도록 분산시키고 마이크로 피펫을 이용하여 상기 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극의 커패시터부에 2㎕ 도포하고 80℃에서 24시간 동안 열처리하였다. 열처리 후 상기 가스 감지 장치의 접속부에 구리를 포함하는 도선을 이용하여 측정 장치(Model 6497 picoammeter, keithley)를 연결하였다.Prepare a gas detection device (ED-IDE1-Au, micrux), disperse the sensor material of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 6 in ethanol to 1 mg/ml, and use a micropipette Thus, 2 μl of the capacitor portion of the interdigitated electrode of the gas sensing device was applied and heat-treated at 80° C. for 24 hours. After the heat treatment, a measuring device (Model 6497 picoammeter, keithley) was connected to the connection part of the gas sensing device using a conductive wire including copper.
그 후 상온에서 1Volt의 전압을 상기 인터디지테이티드 전극에 계속적으로 가하고 포름알데히드를 포함하는 가스를 상기 가스 감지 장치에 제공하여 도포된 센서 물질의 Response를 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.After that, a voltage of 1 Volt was continuously applied to the interdigitated electrode at room temperature, and a gas containing formaldehyde was provided to the gas sensing device to measure the response of the applied sensor material, and the results are shown in Table 3 below. .
상기 표 3의 결과를 참고하면, 유기 물질, 금속산화물 및 산화 그래핀의 함량이 각각 60중량% 내지 65중량%, 10중량% 내지 15중량% 및 20중량% 내지 30중량% 일 때 Response의 결과가 우수하게 나왔다. 또한 산화 그래핀을 적용할 경우 상온에서 센서 작동이 가능하였으나, 산화 그래핀을 적용하지 않은 비교예6은 상온에서 작동이 불가하였고, 고온의 환경에서만 작동가능 하였다. 하지만 산화 그래핀만 적용할 경우 Response가 가장 저조한 결과로 나오는 것을 알 수 있다.Referring to the results of Table 3, the results of the response when the content of organic material, metal oxide, and graphene oxide is 60 wt% to 65 wt%, 10 wt% to 15 wt%, and 20 wt% to 30 wt%, respectively came out excellent In addition, when graphene oxide was applied, the sensor operation was possible at room temperature, but Comparative Example 6, to which graphene oxide was not applied, was impossible to operate at room temperature, and was operable only in a high temperature environment. However, it can be seen that when only graphene oxide is applied, the response is the lowest.
Claims (16)
상기 인터디지테이티드 전극 상에 제공된 센서 물질; 및
상기 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극에 연결된 측정 장치; 를 포함하고,
상기 센서 물질은 산화 그래핀 복합체 및 유기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.a gas sensing device including a substrate and a pair of interdigitated electrodes (IDE) formed on the substrate;
a sensor material provided on the interdigitated electrode; and
a measuring device coupled to the interdigitated electrode of the gas sensing device; including,
The sensor material comprises a graphene oxide composite and an organic material.
상기 산화 그래핀 복합체는 산화 그래핀 및 금속산화물을 포함하는 것인 가스 센서.The method of claim 1,
The graphene oxide composite is a gas sensor comprising graphene oxide and a metal oxide.
상기 금속산화물은 산화 인듐(In2O3), 산화 주석(SnO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 몰리브데늄(MoO3), 산화 크롬(Cr2O3), 산화 망간(Mn2O3), 산화 코발트(Co3O4), 산화 니켈(NiO), 산화 구리(CuO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 텅스텐(WO3), 산화 바나듐(V2O3), 산화 철(Fe2O3), 산화게르마늄(GeO2), 산화 나이오븀(Nb2O5), 산화 탄탈럼(Ta2O5), 산화 란타넘(La2O3), 산화 세륨(CeO2), 산화 네오디뮴(Nd2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인 가스 센서.3. The method of claim 2,
The metal oxide is indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), manganese oxide (Mn 2 ) O 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), copper oxide (CuO), strontium oxide (SrO), tungsten oxide (WO 3 ), vanadium oxide (V 2 O 3 ), iron oxide ( Fe 2 O 3 ), germanium oxide (GeO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), Neodymium oxide (Nd 2 O 3 ) Gas sensor comprising any one selected from the group consisting of and combinations thereof.
상기 유기 물질은 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민 중 적어도 어느 하나의 아민을 포함하는 것인 가스 센서.According to claim 1,
The organic material is a gas sensor comprising at least one of a primary amine, a secondary amine, and a tertiary amine.
상기 유기 물질은 1,4-페닐렌디아민(1,4-phenylenediamine)을 포함하는 것인 가스 센서.According to claim 1,
wherein the organic material comprises 1,4-phenylenediamine.
상기 센서 물질은 산화 그래핀 20 내지 30중량%, 금속산화물 10 내지15중량% 및 유기 물질 60 내지 65중량% 포함하는 것인 가스 센서.According to claim 1,
The sensor material is a gas sensor comprising 20 to 30% by weight of graphene oxide, 10 to 15% by weight of a metal oxide, and 60 to 65% by weight of an organic material.
상기 유기 물질 및 산화 그래핀 복합체의 무게비는 6:1 내지 8:1 인 것인 가스 센서.According to claim 1,
The weight ratio of the organic material and the graphene oxide composite is 6:1 to 8:1 of the gas sensor.
상기 인터디지테이티드 전극은 양 끝단부에 각각 커패시터부; 및 접속부; 를 포함하고,
상기 커패시터부는 상기 인터디지테이티드 전극에 연결되고, 일정간격 서로 이격되어 나란히 형성된 다수의 서브 전극들을 포함하는 것인 가스 센서.According to claim 1,
The interdigitated electrode includes a capacitor unit at both ends, respectively; and connections; including,
The capacitor part is connected to the interdigitated electrode, and the gas sensor includes a plurality of sub-electrodes spaced apart from each other and formed side by side.
상기 상기 센서 물질은 상기 인터디지테이티드 전극의 커패시터부에 코팅되어 제공되는 것인 가스 센서.9. The method of claim 8,
wherein the sensor material is provided coated on a capacitor portion of the interdigitated electrode.
상기 한 쌍의 인터디지테이티드 전극은 서로 이격되어 형성된 제1 인터디지테이티드 전극 및 제2 인터디지테이티드 전극을 포함하고,
상기 제1 인터디지테이티드 전극에 포함된 다수의 서브 전극 및 제2 인터디지테이티드 전극에 포함된 다수의 서브 전극들은 서로 일정 간격 이격되고, 교대로 맞물려서 위치하는 것인 가스 센서.9. The method of claim 8,
The pair of interdigitated electrodes includes a first interdigitated electrode and a second interdigitated electrode formed to be spaced apart from each other,
The gas sensor of claim 1, wherein the plurality of sub-electrodes included in the first interdigitated electrode and the plurality of sub-electrodes included in the second interdigitated electrode are spaced apart from each other by a predetermined interval and alternately interdigitated.
상기 측정 장치는 상기 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극에 포함된 접속부에 연결 부재를 통해 연결되는 것인 가스 센서.9. The method of claim 8,
and the measuring device is connected to a connection part included in the interdigitated electrode of the gas sensing device through a connecting member.
상기 센서 물질은 백금, 팔라듐, 금 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 귀금속을 더 포함하는 것인 가스 센서.2. The method of claim 1
The sensor material further comprises one noble metal selected from the group consisting of platinum, palladium, gold, and combinations thereof.
상기 센서 물질을 상기 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 가스 감지 장치의 인터디지테이티드 전극 상에 도포하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서 제조방법.preparing a sensor material including a metal oxide, an organic material, and graphene oxide; and
applying the sensor material onto the interdigitated electrode of the gas sensing device of any one of the preceding claims; Gas sensor manufacturing method comprising a.
상기 센서 물질 준비 단계는 산화 그래핀에 금속산화물을 도핑하여 산화 그래핀 복합체를 제조하는 단계; 및
상기 산화 그래핀 복합체와 유기 물질을 합성하는 단계; 를 포함하거나, 또는
산화 그래핀에 유기 물질을 합성하여 산화 그래핀 합성물을 제조하는 단계; 및
상기 산화 그래핀 합성물에 금속산화물을 도핑하는 단계; 를 포함하는 것인 가스 센서 제조방법.14. The method of claim 13,
The sensor material preparation step may include: preparing a graphene oxide composite by doping the graphene oxide with a metal oxide; and
synthesizing the graphene oxide composite and an organic material; contains, or
preparing a graphene oxide composite by synthesizing an organic material on graphene oxide; and
doping a metal oxide into the graphene oxide composite; A gas sensor manufacturing method comprising a.
상기 센서 물질 준비 단계에서 상기 센서 물질을 5℃/min 으로 200 내지 400℃ 온도에서 1 내지 3시간 열처리하는 것인 가스 센서 제조방법.14. The method of claim 13,
In the sensor material preparation step, a gas sensor manufacturing method that heat-treats the sensor material at a temperature of 200 to 400° C. at 5° C./min for 1 to 3 hours.
상기 상기 센서 물질은 용매와 혼합되어 인터디지테이티드 전극 상에 도포되는 것인 가스 센서 제조방법.14. The method of claim 13,
wherein the sensor material is mixed with a solvent and applied on the interdigitated electrode.
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| KR101973901B1 (en) | 2018-06-22 | 2019-04-29 | 한국과학기술원 | Gas sensor and member using metal oxide nanofibers including nanocatalysts by using chitosan-metal complexes, and manufacturing method thereof |
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2020
- 2020-10-12 KR KR1020200130794A patent/KR20220048071A/en active Search and Examination
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