$Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$, 수산화나트륨, cyclohexylamine, 에탄올, 물이 혼합된 용액을 수열합성하여 ZnO 나노로드를 합성하고, 합성한 물질의 이산화 질소$(NO_2)$와 일산화 탄소(CO)에 대한 감응특성을 조사하였다. 혼합 용액에 첨가되는 물의 양을 변화시켜 ZnO 나노로드의 형상과 응집현상을 조절할 수 있었다. 이는 물과 cyclohexylamine의 반응에 의해 발생되는 $OH^-$ 이온의 농도변화에 의한 것으로 해석된다. 물의 함량이 낮을 때에는 뭉쳐진 성게모양의 ZnO 나노로드를, 물의 함량이 많을 때에는 잘 분산된 ZnO 나노로드를 각각 합성할 수 있었다. 잘 분산된ZnO 나노로드는 공기 중에서 50 ppm 의 CO에 노출되었을 때 주목할 만한 반응을 보이지 않는 반면, 1 ppm 의 $NO_2$에 노출되었을 때에는 저항이 1.8배 증가하였다. 이러한 선택적 반응을 보이는 ZnO 나노로드는 자동차용 자동환기 시스템의 핵심부품인 매연센서의 감응물질로 사용될 수 있다.
$Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$, 수산화나트륨, cyclohexylamine, 에탄올, 물이 혼합된 용액을 수열합성하여 ZnO 나노로드를 합성하고, 합성한 물질의 이산화 질소$(NO_2)$와 일산화 탄소(CO)에 대한 감응특성을 조사하였다. 혼합 용액에 첨가되는 물의 양을 변화시켜 ZnO 나노로드의 형상과 응집현상을 조절할 수 있었다. 이는 물과 cyclohexylamine의 반응에 의해 발생되는 $OH^-$ 이온의 농도변화에 의한 것으로 해석된다. 물의 함량이 낮을 때에는 뭉쳐진 성게모양의 ZnO 나노로드를, 물의 함량이 많을 때에는 잘 분산된 ZnO 나노로드를 각각 합성할 수 있었다. 잘 분산된ZnO 나노로드는 공기 중에서 50 ppm 의 CO에 노출되었을 때 주목할 만한 반응을 보이지 않는 반면, 1 ppm 의 $NO_2$에 노출되었을 때에는 저항이 1.8배 증가하였다. 이러한 선택적 반응을 보이는 ZnO 나노로드는 자동차용 자동환기 시스템의 핵심부품인 매연센서의 감응물질로 사용될 수 있다.
ZnO nanorods were prepared by the hydrothermal reaction of a solution containing $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$, NaOH, cyclohexylamine, ethanol and water, and their $NO_2$ and CO sensing behaviors were investigated. By the control of water concentration in solution, the morphology an...
ZnO nanorods were prepared by the hydrothermal reaction of a solution containing $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$, NaOH, cyclohexylamine, ethanol and water, and their $NO_2$ and CO sensing behaviors were investigated. By the control of water concentration in solution, the morphology and agglomeration of ZnO nanorods could be manipulated, which is associated with the variation of $[OH^-]$ resulted from an interaction between water and cyclohexylamine. Sea-urchin-like and well-dispersed ZnO nanorods were prepared at low and high water content, respectively. Well-dispersed ZnO nanorods showed 1.8 fold change in resistance at 1 ppm $NO_2$ while there was no significant change in resistance at 50 ppm CO. This selective detection of $NO_2$ in the presence of CO can be used in automated car ventilation systems.
ZnO nanorods were prepared by the hydrothermal reaction of a solution containing $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$, NaOH, cyclohexylamine, ethanol and water, and their $NO_2$ and CO sensing behaviors were investigated. By the control of water concentration in solution, the morphology and agglomeration of ZnO nanorods could be manipulated, which is associated with the variation of $[OH^-]$ resulted from an interaction between water and cyclohexylamine. Sea-urchin-like and well-dispersed ZnO nanorods were prepared at low and high water content, respectively. Well-dispersed ZnO nanorods showed 1.8 fold change in resistance at 1 ppm $NO_2$ while there was no significant change in resistance at 50 ppm CO. This selective detection of $NO_2$ in the presence of CO can be used in automated car ventilation systems.
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문제 정의
본 연구에서는 Zn(NO3)2"6H2O, NaOH, Cyclohexylamine, 증류수를 포함하는 에탄올 용액을 수열합성하여 다양한 형태의 ZnO 나노로드를 제조하고 각각의 CO 및 NO2 의 감응 특성을 측정하였다. ZnO 나노로드의 합성 시 증류수의 함량에 따른 ZnO 나노로드의 입자 모양과 응집정도를 파악하고, 입자모양과 응집이 CO 및 NO2 감응에 미치는 영향에 대하여 알아보았다.
제안 방법
모양, 응집도 등에 의해 조절될 수 있다. 본 연구에서는 Zn(NO3)2"6H2O, NaOH, Cyclohexylamine, 증류수를 포함하는 에탄올 용액을 수열합성하여 다양한 형태의 ZnO 나노로드를 제조하고 각각의 CO 및 NO2 의 감응 특성을 측정하였다. ZnO 나노로드의 합성 시 증류수의 함량에 따른 ZnO 나노로드의 입자 모양과 응집정도를 파악하고, 입자모양과 응집이 CO 및 NO2 감응에 미치는 영향에 대하여 알아보았다.
Zn(NO3)2'6H2O, 수산화 나트륨, cyclohexylamine, 에탄올, 물이 포함된 용액을 수열합성하여 여러 가지 형태의 ZnO 나노로드를 합성하고, 이들의 NO2 와 CO 에 대한 감응특성을 조사하였다. 증류수 첨가량이 작을 경우에는 성게모양의 ZnO 나노로드가 응집된 형태로 합성되었으며, 증류수의 첨가량이 증가됨에 따라 분산성이 우수한 ZnO 나노로드가 합성되었다.
가스 감도 측정을 위해, Au 전극이 형성된 알루미나 기판 위에 각각의 분말을 스크린 프린팅한 다음, 700C 에서 1시간 동안 열처리하여 센서를 제작했다. 센서를 고온의 로에 장착한 다음 300, 350, 400, 450℃ 의 온도에서 NO2 1 ppm 과 CO 50 ppm 에대한 가스 감도를 측정했다.
서로 다른 입자 모양을 보이는 Z-1과 Z-7 을 이용하여 센서를 제작한 후, NO2 와 CO 에 대한 가스 감응 특성을 측정, 비교하였다. Fig.
제작했다. 센서를 고온의 로에 장착한 다음 300, 350, 400, 450℃ 의 온도에서 NO2 1 ppm 과 CO 50 ppm 에대한 가스 감도를 측정했다. NO2에 대한 감도는 Rg/Ra, CO 에 대한 감도는 Ra/Rg 로 각각 나타내었다.
각 용액을 30분간 초음파처리한 후, 수열 합성 용기 에 넣고 밀봉하여 200℃ 에서 10시간 동안 수열처리했다. 제조된 ZnO 나노 로드를 에탄올로 5회 세척한 다음 90C 에서 24시간 건조하여 Z-1-0, Z-1, Z-5, Z-7, Z-9 분말을 합성했다.
대상 데이터
Zn(NO3)2*6H2O (14.87g, GR, Kanto Chemical Co., Tokyo, Japan) 오1 수산화 나트륨 (40g, GR, Kanto Chemical Co., Tokyo, Japan) 을 증류수에 녹여 100 ml 의 용액을 제조했다. 이 용액 3 ml 와 5 ml 의 Cyclohexylamine (GR, Junsei Chemical Co.
성능/효과
(Fig. 1(a), (b)) ZnO 나노로드의 지름은 약 100 nm 정도였고, 끝으로 갈수록 점점 가늘어 지는 형태를 보였다. 수열합성 시 증류수가 첨가되지 않은 ZnO 나노 로드 (Z-0) 역시 같은 형태를 나타내었다.
후속연구
8, 작동온도: 350 C)를 보였다. 이는 NO2 와 CO 가 혼재된 상황에서 NO2 의 선택적 검출을 요구하는 자동차용 자동환기 센서로의 응용에 적합할 것으로 판단된다.
) 을 사용하여 NO2 1 ppm 에 대한 가스 감응성을 측정하였을 때에는 가스감응에 의한 저항 변화가 일정하지 않고, 가스감응 시간이 Z-7 에 비해 길게 (6분 이상) 나타났다. 이는 본 연구에서 제조한 ZnO 나노로드가 안정적인 NO2 감응물질로 이용될 수 있음을 시사한다.
참고문헌 (12)
H. Nakagawa, S. Okazaki, S. Asakusa, K. Fukuda, H. Akimoto, S. Takahashi, and S. Shigemori, Sensors and Actuators B 65, 133 (2000)
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