Au 코어 구조를 결합한 Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체를 통한 자일렌 가스 감지 성능 향상

Abstract

본 연구에서 Au 코어의 구조를 가지는 Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체를 성공적으로 합성하고 이를 이용하여 센서를 제작해 가스에 대한 센싱 특성을 향상시키기 위한 연구를 진행하였다. 또한 호기 호흡에서 자일렌 검출을 통한 체내 자일렌 감지에 대한 가능성을 확인하였다.

제 1장에서는 가스 센싱의 기본 메커니즘과 주요 센싱 물질에 대한 문헌 조사를 토대로 n형/p형 금속 산화물 반도체 센서에 대한 메커니즘과 산화성/환원성 가스에 대한 반응을 보여주었다. 또한 센싱 물질로 가장 많이 쓰이는 SnO2, ZnO, TiO2의 특성과 활용 연구에 대하여 논하였다.

제 2장에서는 자일렌 가스 감지를 위한 순수한 SnO2 나노 입자와 Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체를 준비했다. 간단한 화학 합성을 사용하여 Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체를 합성했다. 자일렌 감지 측정 결과는Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체의 반응이 순수한 SnO2 나노 입자보다 우수한 것으로 나타나 자일렌 감지를 위한 Au@SnO2 코어-쉘 구조의 유망한 효과를 입증했다. 350 ℃에서 자일렌에 대해 27.9 (50 ppm)의 좋은 감도를 보였고, SnO2의 경우 450 ℃에서 50 ppm의 가장 높은 감도는 13.04였다. 또한 Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체는 순수한 SnO2 나노 입자에 비해 자일렌에 대해 더 나은 선택성을 보였다. Au 촉매 효과와 Au-SnO2 쇼트키 장벽 생성 및 높은 공극률을 가진 Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체의 특수한 구조는 고성능 Au@SnO2 코어-쉘 가스 센서를 통해 설명되었다. 여기서 달성된 결과는 자일렌 감지를 위한 Au와 SnO2의 유망한 조합을 보여준다.

제 3장은 본 연구의 총 결론으로, 자일렌 가스 감지 분야에서의 혁신적인 발전을 목표로 순수한 Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체의 의의를 기술한다. Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체는 자일렌 감지에 있어서 우수한 성능을 나타내며, 더 낮은 감지 온도와 높은 선택성을 가지고 있다. 이 연구의 결과를 토대로 환경 모니터링과 인간 건강 보호를 위한 자일렌 감지 기술의 발전 가능성을 제시하며, Au@SnO2 코어-쉘 나노 복합체가 이 분야에서 중요한 도구로 활용될 것으로 전망된다.