| 1 |
1
코어(core)-쉘(shell) 구조를 가지는 복합 나노섬유를 통하여 제작된, 촉매가 균일하게 결착된 금속산화물 나노튜브 기반 가스센서용 부재로서,상기 코어-쉘 구조의 코어에는 열적으로 분해 가능한 셀룰로오스 템플릿이 응집되어 포함되고, 쉘에는 금속산화물 전구체 및 고분자가 포함되며, 단백질 템플릿에 내장된 금속 나노입자 촉매가 상기 코어-쉘 구조의 전반에 걸쳐 균일하게 분포되고, 상기 코어-쉘 구조를 가지는 복합 나노섬유에 대한 열처리 공정을 통하여, 상기 셀룰로오스 템플릿, 상기 고분자 및 상기 단백질 템플릿이 제거됨에 따라 상기 단백질 템플릿에 내장된 금속 나노입자 촉매가 상기 셀룰로오스 템플릿의 제거에 따라 상기 코어가 제거되어 형성되는 금속산화물 나노튜브의 내벽 표면, 외벽 표면 및 내벽 표면과 외벽 표면 사이에 균일하게 결착하여 기능화 되는 것을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브 기반 가스센서용 부재
|
| 2 |
2
제1항에 있어서,상기 코어-쉘 구조는 전기방사 공정을 통하여 상기 셀룰로오스 템플릿이 금속전구체/고분자 복합 나노섬유의 코어에 응집되는 과정을 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브 기반 가스센서용 부재
|
| 3 |
3
제 1항에 있어서,상기 셀룰로오스 템플릿은 그 추출원 및 분산방법 그리고 중합도에 따라 크기 범위가 1 nm - 100 nm 의 직경분포 및 10 nm - 10 μm의 길이분포를 갖는 것을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1 차원 금속산화물 나노튜브 기반 가스센서용 부재
|
| 4 |
4
제1항에 있어서,상기 코어-쉘 구조에서 코어에 응집되어 형성된 셀룰로오스 템플릿은 250 ℃ - 550 ℃의 온도 범위에서 분해되는 것을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브 기반 가스센서용 부재
|
| 5 |
5
제1항에 있어서,상기 금속산화물 나노튜브는 외경의 크기가 50 nm - 10 μm의 길이 범위에 포함되고, 내경의 크기가 40 nm - 5 μm의 길이 범위에 포함되며,상기 금속산화물 나노튜브의 내벽과 외벽 사이의 두께는 10 nm - 5 μm의 범위에 포함되고, 나노튜브의 길이는 1 μm - 100 μm의 범위에 포함되는 것 을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브 기반 가스센서용 부재
|
| 6 |
6
제1항에 있어서
|
| 7 |
7
제1항에 있어서
|
| 8 |
8
제1항에 있어서
|
| 9 |
9
제1항에 있어서
|
| 10 |
10
복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브를 제조하는 방법에 있어서,(a) 아포페리틴 템플릿 내부에 나노입자 촉매를 합성하여 균일하게 분산된 제1 분산용액을 제조하는 단계;(b) 셀룰로오스 템플릿이 균일하게 분산된 제2 분산용액을 합성하는 단계; (c) 상기 제1 분산용액 및 상기 제2 분산용액을 금속산화물 전구체와 고분자가 녹아있는 용매와 혼합하여, 전기방사 용액을 제조하는 단계; (d) 상기 전기방사 용액을 단일노즐 전기방사법을 이용하여 금속산화물/고분자 복합 나노섬유의 내부에 셀룰로오스 템플릿이 응집된 형태로 코어-쉘 구조를 형성하며, 상기 아포페리틴 템플릿에 내장된 나노입자 촉매가 복수 개로 상기 코어-쉘 구조 전반에 걸쳐 균일하게 분포된 복합 나노섬유를 형성하는 단계; (e) 열처리 과정을 통해 복합 나노섬유를 구성하는 금속 전구체는 산화하여 금속산화물을 형성하며, 상기 내부에 응집된 셀룰로오스 템플릿, 상기 나노입자 촉매가 내장된 아포페리틴 템플릿 및 고분자를 포함하는 유기물들이 열분해 과정을 통해 제거되어, 상기 셀룰로오스 템플릿의 제거에 따라 상기 코어가 제거되어 형성되는 나노튜브의 내벽 및 외벽, 그리고 내벽 및 외벽 사이에 상기 나노입자 촉매가 균일하게 결착되는 1차원 금속산화물 나노튜브를 형성하는 단계를 포함하는 것,을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브를 제조하는 방법
|
| 11 |
11
제10항에 있어서,상기 (a) 단계에서,상기 아포페리틴 템플릿은 내부기공에 금속염을 주입하고 환원제를 통한 환원 처리를 거침으로써 중공구조 내부에서 금속 입자촉매를 합성하는 것을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브를 제조하는 방법
|
| 12 |
12
제10항에 있어서,상기 (b) 단계에서,상기 셀룰로오스 템플릿의 용매에의 균일한 분산을 위하여, 기계적(mechanical) 분산법, 화학-기계적(chemical-mechanical) 혼합 분산법 및 화학적(chemical) 분산법 중 적어도 하나의 분산법을 이용하여 용매를 균일하게 분산시키고,상기 기계적 분산법은 소니케이션(sonication), 그라인딩(grinding) 및 호모지나이제이션(homogenization) 중 적어도 하나를 포함하고,상기 화학-기계적 혼합 분산법은 산화(oxidation) 및 기계적 교반(mechanical agitation) 중 적어도 하나를 포함하고,상기 화학적 분산법은 산 가수분해(acid hydrolysis) 및 효소 가수분해(enzymatic hydrolysis) 중 적어도 하나를 포함하는 것 을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브를 제조하는 방법
|
| 13 |
13
제 10 항에 있어서,상기 (b) 단계에서,상기 셀룰로오스 템플릿과 고분자 매트릭스 대비 중량 비율은 1 : 0
|
| 14 |
14
제10항에 있어서,상기 (d) 단계에서, 상기 셀룰로오스 템플릿이 전기방사 과정 중 상기 금속산화물/고분자 복합 나노섬유의 내부에 응집되어 코어-쉘 구조를 형성하며,상기 금속 나노입자 촉매를 내장하는 아포페리틴 템플릿이 서로 간의 응집 없이 상기 코어-쉘 구조의 금속산화물 복합 나노섬유의 전반에 걸쳐 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브를 제조하는 방법
|
| 15 |
15
제10항에 있어서, 상기 (e) 단계에서, 상기 열처리 과정은 500 ℃ - 800 ℃의 온도 범위 내에서 1 시간 - 3 시간 가량 유지되며, 상기 전기방사를 통해 형성되는 복합 나노섬유의 코어에 위치한 셀룰로오스 템플릿은 250 ℃ - 550 ℃ 의 온도 범위에서 열분해 되어 제거되어 내부에 중공형태의 나노튜브 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1 차원 금속산화물 나노튜브를 제조하는 방법
|
| 16 |
16
제10항에 있어서, 상기 (e) 단계에서,금속 나노입자 촉매는 열처리 후에 금속 산화물 나노튜브의 내벽 및 외벽, 그리고 내벽과 외벽 사이에 균일하게 결착되는 것을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브를 제조하는 방법
|
| 17 |
17
제10항에 있어서,상기 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브는 환경 유해가스(NOx, SOx,) 및 생체지표(biomarker) 가스(CH3COCH3, H2S, C7H8) 중 적어도 하나의 가스 검출이 가능한 가스센서 소재로 이용되는 것을 특징으로 하는 복합적 바이오 템플릿을 활용한 1차원 금속산화물 나노튜브를 제조하는 방법
|
