미세기공과 거대기공이 금속산화물 반도체 튜브 벽에 형성된 가스센서용 부재, 가스센서 및 그 제조방법

Abstract

본 발명은 가스센서용 부재, 이를 이용한 가스 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 구 형태의 고분자 희생층 템플릿의 분해 및 연속적인 금속산화물의 결정화 및 확산에 의해 나노튜브 표면에 미세기공 (0.1 nm-50 nm) 및 거대기공 (50 nm-300 nm)이 동시에 형성되고, 아포페리틴에 내장된 나노입자 촉매가 고온 열처리를 통해 1차원 금속산화물 나노튜브 내부 및 외벽과 내벽에 균일하게 결착된 이중의 평균 기공 분포를 갖는1차원 다공성 금속산화물 나노튜브 복합 소재를 이용한 가스센서용 부재, 가스 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 표면에 양의 전하를 띄고 있어 서로간의 반발력으로 인해 분산성이 띄어난 단백질 템플릿을 이용하여 1 nm-3 nm 크기의 나노입자 촉매들을 형성하며, 형성된 나노입자 촉매들을 전기방사 용액에 혼합시키며, 구 형태의 템플릿 콜로이드 또한 전기방사 용액에 혼합시켜 전기방사 함으로써 복합 나노섬유에 구 형태의 템플릿과 촉매를 균일하게 분포시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 고온 열처리 공정에서 빠른 승온속도를 이용하여 오스트왈드 라이프닝 현상과 고분자 분해 현상을 이용하여 나노입자 촉매가 균일하게 결착되어 있고 금속산화물 표면에 이중기공 분포를 가지는 1차원 다공성 금속산화물 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다. 가스센서 특성에 중요한 요소인 촉매효과 및 반응 표면적을 넓히는 형상제어를 통해 10 ppb 정도의 극미량의 가스를 검출해 낼 수 있는 높은 감도 특성과 함께, 다양한 물질 조성 변화를 통해 다양한 가스에 대한 검출이 가능하도록 우수한 선택성을 가지며, 전기방사 및 열처리 공정을 조절함으로써 간단한 공정법으로 촉매결착과 기공을 다수 포함하는 나노튜브 형상제어 과정을 동시에 진행함으로써 대량 생산이 가능한 가스센서용 부재, 가스 센서 및 그 제조방법을 개시할 수 있는 효과를 갖는다.