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키토산-금속 복합물, 금속산화물 전구체 및 고분자가 포함된 복합 나노섬유의 고온 열처리를 통해, 상기 키토산-금속 복합물에 포함된 금속이 나노 크기로 내부 및 표면에 결착되어 촉매로 기능하는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유
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제1항에 있어서,상기 키토산-금속 복합물의 금속 입자는, 키토산과의 결합을 통해 직경이 1 내지 100 nm의 범위에 포함되는 하나 또는 둘 이상의 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유
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제1항에 있어서,상기 키토산-금속 복합물의 금속 입자는, 키토산들 간의 반발력에 의한 분산성을 통해 나노섬유에 균일하게 결착되어 기능화되는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유
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제1항에 있어서,상기 복합 나노섬유의 고온 열처리를 통해, 상기 키토산이 열분해되어 나노섬유에 1 내지 50 nm의 크기 범위를 갖는 기공을 형성시키는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유
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제1항에 있어서,상기 복합 나노섬유의 고온 열처리의 과정에서,상기 키토산의 열분해 온도가 상기 금속산화물 전구체의 결정화 온도보다 높음에 따라, 상기 복합 나노섬유에 균일하게 분포되어 있는 키토산이 금속산화물 입자의 성장을 억제하고, 키토산이 분해된 후에는 잔여물로 남은 성분들이 지속적으로 금속산화물 입자의 성장을 억제하는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유
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제1항에 있어서,상기 키토산-금속 복합물의 키토산은, 키토산을 갑각류의 껍질에서 추출 및 합성하는 과정에서 자연적으로 무기물 성분을 함유하게 되는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유
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제1항에 있어서,상기 복합 나노섬유의 고온 열처리의 과정에서,상기 키토산이 포함하는 무기물 성분들이 산화물을 형성하여, 금속산화물과 이종 접합(Heterojunction)을 이루는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유
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제1항에 있어서,상기 키토산-금속 복합물에 포함된 금속의 중량 비율은, 상기 금속산화물 대비 0
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제 1항에 있어서,상기 키토산-금속 복합물은, 아세테이트, 나이트레이트, 클로라이드, 아세틸아세토네이트, 메톡시드, 에톡시드, 부톡시드, 이소프로폭시드 및 설파이드 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 금속염을 키토산이 용해된 용액에 첨가하여, 상기 키토산을 금속 이온과 결합시키고, 환원처리를 통해 상기 금속 이온을 하나 또는 둘 이상의 금속 입자로 환원시킴에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유
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제1항에 있어서,상기 금속산화물 나노섬유는 ZnO, SnO2, WO3, Fe2O3, Fe3O4, NiO, TiO2, CuO, In2O3, Zn2SnO4, Co3O4, PdO, LaCoO3, NiCo2O4, Ca2Mn3O8, ZrO2, Al2O3, B2O3, V2O5, Cr3O4, CeO2, Pr6O11, Nd2O3, Sm2O3, Eu2O3, Gd2O3, Tb4O7, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Yb2O3, Lu2O3, Ag2V4O11, Ag2O, Li0
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제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유가 코팅되어 저항변화를 측정 가능한 센서 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서
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나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유의 제조방법에 있어서,(a) 키토산-금속 복합물이 용해된 제1 용액을 준비하는 단계;(b) 금속산화물 전구체와 고분자가 용해된 제2 용액을 준비하는 단계;(c) 상기 제1 용액과 상기 제2 용액을 혼합하여 방사 용액을 제조하는 단계;(d) 상기 방사 용액을 전기방사하여 상기 키토산-금속 복합물, 금속산화물 전구체 및 고분자가 포함된 복합 나노섬유를 형성하는 단계; 및(e) 상기 복합 나노섬유를 고온에서 열처리하여, 상기 키토산-금속 복합물에 포함된 금속으로 형성되는 나노촉매가 나노섬유에 결착되어 기능화된 금속산화물 나노섬유를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유의 제조방법
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제12항에 있어서,(f) 상기 제조된 금속산화물 나노섬유를 분쇄하여 용매에 분산시키고, 저항변화식 가스센서용 센서 전극 위에 스핀 코팅, 드랍 코팅, 잉크젯 프린팅 및 디스펜싱 중 적어도 하나의 코팅 공정을 이용하여 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유의 제조방법
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제12항에 있어서,상기 (a) 단계는,(a1) 키토산이 용해된 용액을 준비하는 단계;(a2) 금속염을 상기 키토산이 용해된 용액에 첨가하여, 금속 이온과 키토산이 결합된 용액을 준비하는 단계; 및(a3) 상기 금속 이온과 키토산이 결합된 용액에 환원제를 첨가하여, 금속 이온을 금속 입자로 환원시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유의 제조방법
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제14항에 있어서상기 (a2) 단계에서,상기 키토산과 상기 금속 염 사이의 중량 비율(wt%)은 1:0
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제14항에 있어서상기 환원제는, sodium borohydride (NaBH4), lithium aluminum hydride (LiAlH4), nascent (atomic) hydrogen, zinc-mercury amalgam (Zn(Hg)), oxalic acid (C2H2O4), formic acid (HCOOH), ascorbic acid (C6H8O6), sodium amalgam, diborane 및 iron(II) sulfate 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 금속 이온과 상기 환원제 사이의 중량 비율(wt%)은 1:0
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제12항에 있어서,상기 (e) 단계에서,상기 키토산-금속 복합물의 금속 입자가 상기 열처리를 통해 나노 크기로 나노섬유에 결착되어 촉매로 기능하며, 키토산들 간의 반발력에 의해 촉매로 기능하는 금속 입자 간에 응집이 일어나지 않아 촉매의 효과가 극대화되는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유의 제조방법
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제12항에 있어서,상기 (a) 단계에서,상기 키토산-금속 복합물에 두 가지 이상의 종류의 금속 입자들이 포함되고,상기 (e) 단계에서,상기 열처리를 통해 상기 두 가지 이상의 종류의 금속 입자들이 나노섬유에 함께 결착되어 복합적으로 작용하고, 다중 이종접합을 형성하는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유의 제조방법
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제12항에 있어서, 상기 (e) 단계에서,상기 열처리를 통해, 키토산이 열분해 됨에 따라 형성되는 기공에 의해 다공성의 금속산화물 나노섬유가 형성되어, 반응 시 가스의 확산이 촉진되는 것을 특징으로 하는, 나노촉매가 기능화된 금속산화물 나노섬유의 제조방법
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제12항에 있어서,상기 (e) 단계에서,상기 열처리를 통해, 키토산이 열분해 됨에 따라 무기물 성분들이 잔여물로서 상기 금속산화물 대비 0
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