수소 감지용 안료, 그 제조방법 및 이를 포함하는 수소 센서
Pigment for detecting hydrogen, manufacturing method thereof, and hydrogen sensor comprising same
특허 요약
수소 가스 노출시 색변화를 유발하는 수소 감지용 안료에 있어서, 금속산화물 입자와, 상기 금속산화물 입자에 고정된 산화팔라듐 나노입자를 포함하는 혼성 나노입자; 및 상기 혼성 나노입자상에 형성된 미세기공 금속유기골격체(MOF)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 감지용 안료가 제공된다.
청구항
번호청구항
1

수소 가스 노출시 색변화를 유발하는 수소 감지용 안료에 있어서, 금속산화물 입자와, 상기 금속산화물 입자에 고정된 산화팔라듐 나노입자를 포함하는 혼성 나노입자; 및 상기 혼성 나노입자상에 형성된 미세기공 금속유기골격체(MOF)를 포함하며, 상기 미세기공 금속유기골격체(MOF)는, 상기 금속산화물 입자로부터 용출된 금속이온이 자가조립되어 형성된 것으로, 이로써 상기 미세기공 금속유기골격체는 상기 금속산화물 입자를 감싸는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수소 가스 노출시 색변화를 유발하는 수소 감지용 안료.

2

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3

제 1항에 있어서, 상기 미세기공의 입구 크기는 수소 분자의 크기 이상인 것을 특징으로 하는 수소 감지용 안료.

4

제 3항에 있어서, 상기 미세기공의 입구 크기는 0.3-0.4nm인 것을 특징으로 하는 수소 감지용 안료.

5

제 1항에 있어서, 상기 미세기공 금속유기골격체(MOF)의 두께는 3-100nm인 것을 특징으로 하는 수소 감지용 안료.

6

제 1항에 있어서, 상기 금속유기골격체(MOF)는 ZIF-8(zeolitic imidazolate framework-8)인 것을 특징으로 하는 수소 감지용 안료.

7

제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 입자는 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO) 이산화티타늄(TiO2), 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 감지용 안료.

8

제 1항, 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 수소 감지용 안료를 포함하는 수소 센서.

9

제 8항에 있어서, 상기 수소 센서는 테이프형 수소 센서인 것을 특징으로 하는 수소 센서.

10

수소 가스 노출시 색변화를 유발하는 수소 감지용 안료의 제조방법에 있어서, 염화팔라듐(PdCl2) 전구체 용액을 이용하여 금속산화물 입자가 존재하는 조건에서 산화팔라듐 나노입자를 합성하여 상기 금속산화물 입자와, 상기 금속산화물 입자에 고정된 상기 산화팔라듐 나노입자를 포함하는 혼성 나노입자를 제조하는 단계; 상기 혼성 나노입자를 용액에 분산시키는 단계; 및 상기 혼성 나노입자가 분산된 용액에 유기물 리간드를 첨가하여 상기 금속산화물에서 용출된 금속 이온과 리간드 사이의 자발적인 반응에 의하여 금속유기골격체를 상기 혼성 나노입자 표면에 합성하는 단계를 포함하며, 이로써 상기 미세기공 금속유기골격체는 상기 금속산화물 입자를 감싸는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수소 감지용 안료 제조방법.

11

제 10항에 있어서, 금속산화물 지지체는 산화아연(ZnO) 입자, 상기 리간드는 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole)이며, 이로써 금속유기골격체는 용출되어 나온 Zn 이온과 2-methylimidazole 사이의 자발적인 반응에 의하여 형성된 ZIF-8(zeolitic imidazolate framework-8)인 것을 특징으로 하는 수소 감지용 안료 제조방법.

12

수소 감지용 안료를 이용한 유연성 색변환 수소 센서 제조방법에 있어서, 제 1항, 제 3항 내지 제 7항 중 어느 항에 따른 수소 감지용 안료를 용액에 분산시켜 현탁액을 제조하는 단계; 및 상기 현탁액을 유연성 고분자 기판 상에 도포, 건조하는 단계를 포함하는, 유연성 색변환 수소 센서 제조방법.

13

제 1항, 제 3항 내지 제 7항 중 어느 항에 따른 수소 감지용 안료를 용액에 분산시켜 현탁액을 제조하는 단계; 및 상기 현탁액을 고분자 멤브레인 상에 여과방식으로 여과시켜 수소 감지막을 형성하는 단계를 포함하는, 유연성 색변환 수소 센서 제조방법.

14

유연성 색변환 수소 센서 제조방법으로, 5-40 wt% 함량의 제 1항, 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 수소 감지용 안료, 실리콘 실런트 및 메틸 에틸 케톤 용제를 사용하여 페이스트를 제조하는 단계; 및 상기 페이스트를 바코팅 방식으로 색변환 감지막을 제조하는 단계를 포함하는 유연성 색변환 수소 센서 제조방법.