가시광선에 환원하는 Au/TiO2-WO3 박막 오존센서 개발

전문가 제언

○ 460nm의 청색 LED광원은 오존가스의 측정과 TiO2-WO3의 여러 가지 비율에 대한 센서의 특성을 위해서 사용된다. 2.5ppm 오존농도에서 3:1 의 비율을 가진 TiO2-WO3(3:1)의 센서가 가장 높은 반응(23.8)을 보여준다. TiO2-WO3(3:1)에 0.1wt% Au를 첨가하면 센서의 반응은 64.0으로 증가한다. 오존센서 특성은 흡착원리, 광환원, 탈착 및 오존의 표면반응 공정에 의존한다. 본 연구는 청색광원을 사용해서 오존가스를 높은 감도로 측정하며 저렴한 가격으로 오존센서 제작이 가능하다.

 

○ 0.1wt.%Au/TiO2-WO3(3:1) 재료에 대해서 오존의 농도가 1.0에서 7.5 ppm으로 증가할 때 센서 반응은 39.1에서 120.3으로 선형적으로 증가한다. 따라서 0.1wt.%Au/TiO2-WO3(3:1)는 오존센서로 활용하기에 우수한 직선 특성을 보여주므로 우수한 센서 재료이다. 그러나 반응시간과 회복시간은 각각 450s, 415s으로 제품화를 위해서 반응과 회복시간을 30s 이내로 줄여서한다.

 

○ 오존은 멸균특성이 있어서 산업적으로 많이 이용되며 여러 종류의 오존센서가 상업적으로 시판되고 있다. 해외에서는 오존센서 개발이 활발한 편으로 Madras연구소(India)는 ‘금과 은 나노박막을 이용한 정량적 측정을 위해서 오존 광학적 센서’를 발표했다(Sensors Actuators B 210(2015)17). 국내에서는 주로 오존센서를 활용한 환경, 대기측정 발표가 대부분이다(극지연구소, Amosphere 23(2013)123).

 

○ 판매되고 있는 상업용 오존센서는 여러 가지가 있다. 미국의 2B Technologyies(Model 202)는 1.5ppb-250ppm 측정영역, 20초의 반응시간의 오존센서, 스위스 Microchemical는 10-1000ppb 측정 가능한 오존센서를 시판하고 있다. 본 실험방식과 같이 산화물에 Au 등을 첨가하는 방식은 오존센서의 특성을 향상되며 종래 제품과 차별화를 가져올 것으로 예상된다. 센서시장은 2012년 976억불, 2020년 1,417억불로 사물인터넷(IOT) 시대에 센서분야는 차세대 성장 동력으로 연평균 9.4% 성장이 예상된다.

 

저자

Ren-Jang Wu, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2015

권(호)

574()

잡지명

Thin Solid Films

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

156~161

분석자

박*식

분석물

• 가시광선에 환원하는 Au TiO2-WO3 박막 오존센서 개발.pdf [456,048 byte]

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