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Applied Chemistry for Engineering, Vol.22, No.3, 243-248, June, 2011
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기공구조 조절 및 Pt촉매 증착을 이용한 다공성 탄소나노섬유의 수소가스 감지특성
Hydrogen Sensing Property of Porous Carbon Nanofibers by Controlling Pore Structure and Depositing Pt Catalyst
강석창, 임지선, 이영석†
  • 충남대학교 공과대학 정밀응용화학과
Seok Chang Kang, Ji Sun Im, and Young-Seak Lee†
  • Department of Fine Chemical Engineering Applied Chemistry, Chungnam National University, Daejeon 303-764, Korea
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초록
상온에서 작동하는 고감도 수소 가스센서를 제조하기 위하여 Pt 촉매가 증착된 다공성 탄소나노섬유를 제조하였다. 나노섬유는 polyacrylonitrile을 탄소전구체로 하여 전기방사법을 이용하여 제조되었고, 탄소나노섬유의 제조를 위하여 열처리 공정을 거쳤다. 다음으로, 탄소나노섬유에 화학적 활성화 공정을 통하여 가스 흡착을 위한 높은 비표면적과 기공구조를 부여하였다. Pt는 수소가스에 대한 촉매효과를 위하여 스퍼터링법을 통해 다공성 탄소나노섬유에 증착되었다. 탄소나노섬유는 화학적 활성화 공정을 통해 비표면적이 2093 m2/g으로 100배 이상 증가하였고, 약 60 vol%의 미세기공이 부여되었다. Pt는 다공성 탄소나노섬유의 형태를 그대로 유지하면서 얇고 고르게 증착되었다. 제조된 가스센서의 반응속도와 민감도는 비표면적, 미세기공율의 증가와 Pt 증착에 의하여 증가하였다. 결과적으로 수소가스에 대한 탄소나노섬유 상온에서 감응특성은 화학적 활성화와 Pt의 촉매효과에 의하여 향상됨을 알 수 있었다.
Pt deposited porous carbon nanofibers was prepared as a highly sensitive material of hydrogen gas sensor operating at room temperature. Nanofibers was obtained by electrospinning method using polyacrylonitrile as a carbon precursor and then thermally treated for carbon nanofibers. Chemical activation of carbon nanofibers was carried out to enlarge specific surface area up to 2093 m2/g. Sputtered Pt layer was uniformly distributed keeping the original shape of carbon nanofibers. The hydrogen gas sensing time and sensitivity were improved based on effects of high specific surface area, micropore structure and deposited Pt catalyst.
Keywords:hydrogen sensor;Pt;porous carbon nanofiber;electrospinning;chemical activation
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