PSMA/PEI 코어-쉘 나노입자와 pH Indicator를 활용한 CO₂ 감지-색변화 검출

Q: 이 논문에서 정의한 PSMA/PEI 코어-쉘 나노입자란 무엇인가?

폴리(스타이렌-코-말레산 무수물)(PSMA)로 이루어진 코어와 폴리에틸렌이민(PEI)으로 구성된 쉘이 결합된 나노 크기의 입자를 의미한다. 무유화중합법을 통해 제조되며, pH indicator를 함침시켜 이산화탄소 가스 감지를 위한 광학 센서의 기반 구조로 활용된다.

Q: PSMA/PEI 코어-쉘 나노입자 기반 센서의 이산화탄소 가스 감지 성능은 어떠한가?

연구 결과, 0.1%의 미량 이산화탄소 가스 노출 시 thymol blue 센서의 색차 지표인 ΔE 값이 30초 후 15536에서 5분 후 35645까지 증가하여 육안으로 식별 가능한 수준의 높은 감도를 나타냈다.

박재중; 김용수; 이찬민; 국준원; 김동현; 김중현; 황기섭; 이준영

doi:10.7317/pk.2020.44.5.664

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자료유형: 학술저널

저자정보: 박재중 (연세대학교) 김용수 (성균관대학교) 이찬민 (한국생산기술연구원) 국준원 (한국생산기술연구원) 김동현 (연세대학교) 김중현 (연세대학교) 황기섭 (한국생산기술연구원) 이준영 (한국생산기술연구원)

저널정보: 한국고분자학회 폴리머 폴리머 제44권 제5호

발행연도: 2020.9

수록면: 664 - 671 (8page)

DOI: 10.7317/pk.2020.44.5.664

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본 연구에서는 미량의 CO₂ 가스를 감지할 수 있는 poly(styrene-co-maleic anhydride)(PSMA)/polyethylene imine(PEI) 코어-쉘 나노 입자 기반의 광학 센서를 제시하였다. 코어인 poly(styrene-co-maleic anhydride)(PSMA) 중합 시 maleic anhydride(MA)의 비율을 20wt% 투입하여, 입자의 분포도와 크기를 최적화하였으며 PEI를 부가하여 균일한 크기의 코어-쉘 형태의 PSMA/PEI를 제조하였다. CO₂ 가스 감지 가능한 광학 센서를 제조하기 위해 PSMA 코어에 pH indicator(thymol blue, cresol red 및 phenol red)를 함침하였고 pH indicator의 색 변화 특성이 유지되는 것을 확인하였다. 미량의 CO₂ 가스(0.1%)가 존재하는 경우 접촉 전의 색과 비교하여 30초 후 thymol blue의 ΔE(colorimetric response)=15536를 나타내며, 5분 후 ΔE=35645까지 증가함을 확인하였다. 이러한 CO₂ 가스 광학 센서는 30%의 상대 습도에서 가장 큰 색 변화(ΔE=37859)를 나타냈으며, 제시된 코어-쉘 타입 광학 센서는 CO₂ 가스의 시각화가 가능하며 높은 감도를 통해 다양한 광학 가스 센서 시스템에 적용될 수 있다.

#core-shell nanoparticle #CO₂ sensor #colorimetric sensor #CO₂ #pH indicator

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