Recently, exhaled breath sensor has received a great attention for their application in diagnosis of diseases. Human breath contains a lot of volatile organic compounds (VOCs), and a specific VOC in the exhaled breath can provide useful information for a disease diagnosis. Among various exhaled breath analyzing technique, exhaled breath sensors using semiconductor metal oxides have much attention due to a lot of advantages such as portable, cost-effective and the use of simple resistivity changing mechanism. So far, n-type semiconducting metal oxide nanostructures have been extensively studied for application in exhaled breath sensors, but p-type semiconducting metal oxides have been barely investigated. However, researches using conventional n-type semiconductors reach the limit because it have been investigated for a long time. Therefore, a number of researches suggest enhancing gas response of p-type semiconductors. In this work, we report on facile synthesis of V doped NiO nanofibers with various doping concentrations (4-10 at.%) and Ni3V2O8 nanofibers using electrospinning method. The gas sensing characteristics were evaluated with acetone, H2S in the highly humid atmosphere (85-90 RH %) which is similar ambient with human breath and various temperature range (200-400 ℃). The results revealed that the proposed V doped NiO nanofibers enhanced gas response toward acetone (Rgas/Rair = 2.80 at 5 ppm, 400 ℃) and H2S (Rgas/Rair = 2.61 at 5 ppm, 300 ℃), which is very promising for application in exhaled breath sensor for the diagnosis of diabetes and halitosis. Also, fabricated Ni3V2O8 nanofibers showed relatively high sensitivity towards acetone(Rair/Rgas = 2.39), H2S(Rair/Rgas = 1.92) and toluene(Rair/Rgas = 3.04) at 1 ppm, 400 ℃. The results proposed new promising sensing material with high response.
최근, 날숨 센서를 이용한 질병 진단이 큰 관심을 끌고 있다. 사람의 호흡 속에는 많은 종류의 휘발성 유기 화합물이 존재하는데, 이러한 가스들은 특정 질병을 진단할 수 있는 유용한 정보를 제공해준다. 다양한 날숨 진단 방법 중에 반도체 금속산화물을 이용한 날숨 센서의 경우에 휴대가 용이하고 비용이 저렴하며 단순한 저항 변화식으로 구동한다는 점에서 많은 관심을 받고 있다. 지금까지는 주로 n-type 반도체 금속산화물을 이용하여 날숨 센서에 적용하려는 연구가 주로 이루어졌고, p-type 반도체 금속산화물에 관한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 하지만 기존의 n-type 금속산화물을 이용한 연구는 오랜기간 연구되어 왔기 때문에 한계에 부딪치고 있고, 따라서 p-type 금속산화물을 이용하여 감도를 높이려는 많은 연구가 진행중이다. 본 연구에서는 다양한 농도의 바나듐이 도핑된 NiO 나노섬유와 Ni3V2O8 나노섬유를 전기방사법을 이용하여 제작하였다. 제조한 나노섬유는 사람의 날숨과 비슷한 환경인 고습한 환경(85-90 RH%)에서 아세톤과 H2S 가스에 대해 다양한 온도 구간에서 감지 특성을 평가하였다. 그 결과로 바나듐이 도핑된 NiO의 경우 5 ppm의 아세톤에 대해 400 ℃에서 2.80의 감도를 나타내었고 5 ppm의 H2S에 대해 300 ℃에서 2.61의 감도를 나타내었다. 상기 값들은 당뇨병과 구취 진단용 날숨 센서로써 바나듐이 도핑된 NiO 센서의 응용가능성을 보였다. 또한 제조한 Ni3V2O8 나노섬유의 경우 400 ℃에서 1 ppm의 아세톤, H2S, 톨루엔에 대해 각각 2.39, 1.92, 3.04의 값을 나타냈다. 상기 결과는 상대적으로 높은 감도를 갖는 새로운 감지 물질의 가능성을 제시하였다.
