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다중 기공과 나노촉매를 포함하는 금속산화물 복합 나노튜브, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 가스 센서(METAL OXIDE COMPOTIES NANOTUBES INCLUDING MULTIPLE PORES AND NANOCATALYSTS, FABRICATION METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND GAS SENSOR COMPRISING THE SAME)

  • 기술번호 : KST2017007332
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 나노입자 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브, 그의 제조 방법 및 이를 포함하는 가스 센서에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 듀얼노즐을 이용한 전기방사법과 열적으로 분해 가능한 희생층 고분자 비드 템플레이트를 이용하여 다수의 기공이 형성된 다공성 금속산화물 나노튜브를 제작하는 방법으로, 금속산화물 전구체와 고분자가 함께 용해되어 있는 전기방사 용액을 이용하여 제작할 수 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 듀얼노즐 전기방사시에 방사용액에 나노입자 촉매를 추가적으로 더 분산시키면 촉매 입자가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브 제작이 가능한 것을 특징으로 한다. 여기서 형성된 다수의 기공은 금속산화물 나노튜브의 내부기공과 외부 기공을 연결하는 것을 특징으로 하며, 나노입자 촉매는 다공성 금속산화물 나노튜브 표면에 균일하게 분포하는 것을 특징으로 하는, 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브를 제조하는 방법을 제공한다. 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브는 향상된 기공도와 표면적 및 나노입자에 의한 촉매효과로 인하여 효과적인 표면 가스반응, 원활한 가스 침투 및 확산을 통하여 고감도 날숨 감지 센서 및 우수한 유해환경 센서에 적용될 수 있다.
Int. CL C01B 13/14 (2015.11.26) B01J 35/02 (2015.11.26) G01N 33/00 (2015.11.26) G01N 33/497 (2015.11.26) G01N 27/407 (2015.11.26)
CPC C01B 13/14(2013.01) C01B 13/14(2013.01) C01B 13/14(2013.01) C01B 13/14(2013.01) C01B 13/14(2013.01) C01B 13/14(2013.01) C01B 13/14(2013.01)
출원번호/일자 1020150144765 (2015.10.16)
출원인 한국과학기술원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2017-0044979 (2017.04.26) 문서열기
공고번호/일자 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2015.10.16)
심사청구항수 26

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김일두 대한민국 대전광역시 유성구
2 최선진 대한민국 대전광역시 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 양성보 대한민국 서울특별시 강남구 선릉로***길 ** (논현동) 삼성빌딩 *층(피앤티특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2015.10.16 수리 (Accepted) 1-1-2015-1002922-62
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2016.06.23 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2016.08.10 수리 (Accepted) 9-1-2016-0035100-86
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2016.11.11 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0814374-77
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2017.01.11 수리 (Accepted) 1-1-2017-0034363-89
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2017.01.11 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2017-0034364-24
7 등록결정서
Decision to grant
2017.04.26 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0297241-10
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.04.24 수리 (Accepted) 4-1-2019-5081392-49
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2020.05.15 수리 (Accepted) 4-1-2020-5108396-12
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2020.06.12 수리 (Accepted) 4-1-2020-5131486-63
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
다결정 금속산화물 나노튜브의 벽(wall)에 형성된 다수의 기공 중 적어도 일부가 나노튜브의 안쪽 기공과 바깥쪽 기공을 연결하여 상기 나노튜브의 벽에 2차원적으로 뚫려있는 홀(hole)의 형상이 형성되고, 상기 나노튜브의 벽을 구성하는 다결정 금속산화물 입자와 나노입자 촉매가 서로 복합화된 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
2 2
제1항에 있어서,금속산화물 전구체 및 고분자가 용해된 전기방사 용액에 고분자 비드 희생층 템플레이트와 나노입자 촉매를 분산시킨 혼합용액을 쉘(shell)용액으로, 미네랄 오일을 코어(core)용액으로 각각 듀얼노즐을 통해 전기방사하여 코어(미네랄 오일)/쉘(고분자, 금속전구체 및 희생층 템플레이트와 나노입자 촉매가 동시에 결착된 복합체) 구조의 복합 나노섬유를 형성하고, 상기 형성된 코어/쉘 구조의 복합 나노섬유에 열처리를 거쳐 상기 미네랄 오일이 제거됨에 따라 얻어지는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
3 3
제2항에 있어서,상기 고분자 비드 희생층 템플레이트는 구형, 육각형, 오각형, 사각형 및 삼각형 중 적어도 하나를 포함하는 다각형 형상 또는 불규칙한 입자형상을 가지며, 상기 열처리를 통해 제거되어 상기 다수의 기공을 형성하는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
4 4
제2항에 있어서,상기 고분자 비드 희생층 템플레이트는, 폴리스티렌 희생층 템플레이트를 포함하고, 상기 다수의 기공은 상기 폴리스티렌 희생층 템플레이트가 뭉쳐진 후에 상기 열처리를 통해 제거되어 길이 방향으로 길어진 형태의 타원형 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
5 5
제2항에 있어서,상기 고분자 비드 희생층 템플레이트는 50 nm 내지 1 μm 범위의 직경 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
6 6
제2항에 있어서,상기 코어/쉘 구조의 복합 나노섬유에서, 코어의 직경은 400 nm 내지 4 μm의 범위에 포함되고, 쉘의 직경은 500 nm 내지 5 μm 의 범위에 포함되며, 형성된 쉘의 두께는 50 nm 내지 1 μm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
7 7
제2항에 있어서,상기 형성된 코어/쉘 구조에서 쉘은 산화된 금속산화물 입자들이 모여서 내부가 비어있는 원통형 구조를 갖고,상기 원통형 구조의 적어도 일부분이 상기 미네랄 오일의 주입이 불균일함에 따라 부풀어올라 돌출된 구조 또는 수축하여 들어간 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
8 8
제2항에 있어서,듀얼노즐을 이용한 전기방사를 통하여 표면에 고분자 비드 희생층 템플레이트와 나노입자 촉매가 결착되어, 표면이 볼록해진 돌출 형상들이 포함되는 코어/쉘 구조의 복합 나노섬유가 합성되고, 400 ℃ 내지 800 ℃ 범위의 열처리를 통한 상기 고분자 비드 희생층 템플레이트의 제거에 의해 상기 표면에 다수의 기공을 포함하면서 동시에 상기 나노입자 촉매를 포함하도록 제조되는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
9 9
제1항에 있어서,상기 나노튜브의 안쪽 기공과 바깥쪽 기공을 연결하는 기공은, 1 nm 내지 500 nm의 직경 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
10 10
제1항에 있어서,상기 나노입자 촉매의 직경은 1 nm 내지 20 nm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
11 11
제1항에 있어서,상기 다수의 기공에 의해 형성된 다결정 금속산화물 나노튜브의 단면이 표면으로 노출된 구조를 포함함에 따라 표면적이 확장되는 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
12 12
제1항에 있어서,상기 나노입자 촉매는 금속 또는 비금속을 포함하고, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Si 및 Ge, 중에서 선택된 어느 하나 또는 하나 이상의 복합체인 것을 특징으로 하는 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체
13 13
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체를 감지소재로서 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서
14 14
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 촉매-다공성 금속산화물 나노튜브 복합체를 저항 변화의 인식이 가능한 센서 기판 위에 코팅하여 환경유해가스 또는 질병진단을 위한 바이오마커(biomarker) 가스를 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체식 가스 센서
15 15
(a) 희생층 템플레이트와 나노입자 촉매가 분산된 용액에 금속산화물 전구체와 고분자를 함께 용해시킴으로써 쉘 방사용액을 제조하는 단계;(b) 상기 제조된 쉘 방사용액과 미네랄 오일을 이용한 코어 방사용액을 듀얼노즐을 통해 전기방사하여 상기 희생층 템플레이트 및 상기 나노입자 촉매가 결착된 금속산화물 전구체/고분자 복합 코어/쉘 구조를 형성하는 단계; 및(c) 상기 금속산화물 전구체/고분자 복합 코어/쉘 구조를 열처리하여 상기 희생층 템플레이트와 상기 미네랄 오일을 제거하고, 금속산화물 전구체가 산화되어 다수의 기공을 포함하고 나노입자 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
16 16
제15항에 있어서,(d) 상기 다공성 금속산화물 나노튜브를 저항 변화의 인식이 가능한 센서 기판 위에 코팅하여 환경유해가스 및 질병진단을 위한 바이오마커(biomarker) 가스를 검출 가능한 반도체식 가스 센서를 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
17 17
제15항에 있어서,상기 다공성 금속산화물 나노튜브는, 내부가 비어있는 원통형 구조, 나노벨트 구조, 또는 코어 미네랄 오일의 주입이 불균일함에 따라 불규칙한 형상을 갖는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
18 18
제15항에 있어서,상기 열처리를 통해 상기 희생층 템플레이트가 제거됨에 따라 형성되는 기공의 크기는, 상기 희생층 템플레이트로서 사용된 고분자의 비드의 크기보다 10 내지 50% 범위의 크기까지 열 수축되어, 상기 다공성 금속산화물 나노튜브의 안쪽 기공과 바깥쪽 기공을 연결하는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
19 19
제15항에 있어서,상기 단계 (b)는,상기 코어 방사용액과 상기 쉘 방사용액을 서로 다른 실린지에 담고, 서로 다른 토출 속도로 토출시키면서 실린지에 달린 듀얼노즐과 집전체 기판 사이에 고전압을 인가하여 상기 나노입자 촉매와 상기 희생층 템플레이트의 비드가 표면에 결착된 금속산화물 전구체/고분자 복합 코어/쉘 구조의 나노섬유를 형성하는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
20 20
제15항에 있어서,상기 금속산화물 전구체/고분자 복합 코어/쉘 구조에서, 코어는 상기 미네랄 오일이 침투한 부분을 포함하고, 미네랄 오일이 금속산화물 전구체/고분자 복합 코어/쉘 구조의 코어에서 흘러나와 코어에 기공을 형성하며, 고온에서 열처리과정을 거침으로써 코어가 빈 나노튜브 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
21 21
제15항에 있어서,상기 듀얼노즐 전기방사에 있어서, 상기 코어 방사용액의 토출량은 상기 쉘 방사용액의 토출량보다 적고,상기 코어 방사용액의 토출 속도는 1 μL/min 내지 50 μL/min의 범위에 포함되고,상기 쉘 방사용액의 토출 속도는 10 μL/min 내지 500 μL/min의 범위에서 포함되며, 상기 쉘 방사용액의 토출 속도는 상기 코어 방사용액의 토출 속도보다 보다 빠른 속도로 선택되는 것을 특징으로 하는, 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
22 22
제15항에 있어서,상기 금속산화물 전구체/고분자 복합 코어/쉘 구조는 코어/쉘의 나노섬유 구조뿐만 아니라, 코어 방사용액의 토출량에 따라서 나노벨트 구조, 열린 나노튜브 구조 또는 불규칙한 나노섬유 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
23 23
제15항에 있어서,상기 금속산화물 전구체/고분자 복합 코어/쉘 구조의 직경은 500 nm 내지 5 μm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
24 24
제15항에 있어서,상기 금속산화물 전구체/고분자 복합 코어/쉘 구조의 직경은 열처리 과정을 통해 300 nm 내지 1 μm의 범위로 수축되는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
25 25
제15항에 있어서,상기 나노입자 촉매는 상기 다공성 금속산화물 나노튜브 대비 0
26 26
제15항에 있어서,상기 희생층 템플레이트는 상기 쉘 방사용액의 용매 대비 1 wt% 내지 10 wt% 범위의 농도를 가지고 상기 금속산화물 전구체/고분자 복합 코어/쉘 구조의 표면에 결착되는 것을 특징으로 하는 촉매가 결착된 다공성 금속산화물 나노튜브의 제조 방법
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패밀리정보가 없습니다
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