In this work, we introduce chitosan-Pt complex (CS-Pt) as an effective template for catalytic Pt sensitiza-tion and creation of abundant mesopores in $SnO_2$ nanofibers (NFs). The Pt particles encapsulated by the CS exhibit ultra-small size (~ 2.6 nm) and high dispersion characteristics due to the repulsion between the CS. By combining CS-Pt with electrospinning, mesoporous $SnO_2$ NFs uniformly functionalized with Pt catalyst (CS-Pt@$SnO_2$ NFs) are synthesized. Particularly, the mesopores with diameters of ~20 nm are increased through the decomposition of the CS, while small $SnO_2$ grain size (~ 14.3 nm) are maintained by the pinning effect of the CS. Consequently, CS-Pt@$SnO_2$ NFs exhibited outstanding response ($R_{air}/R_{gas}$ = 141.92 at 5 ppm), ex-tremely low detection limit ($R_{air}/R_{gas}$ = 2.9 at 5 ppb), excellent selectivity, long-term stability, and fast response (12 s)/recovery (44 s) speed toward 1 ppm acetone at $350^\cir C$ and high humidity (90% RH). Furthermore, the sensor array of CS-Pt@$SnO_2$ NFs, CS driven $SnO_2$ NFs, polyol-Pt loaded $SnO_2$ NFs, and dense $SnO_2$ NFs, suc-cessfully classified the exhaled breath of simulated diabetics and healthy subjects by using pattern recogni-tion system. These results clearly demonstrate that the mesoporous oxide NFs, particularly functionalized by CS-metal complex catalysts, open up new class of sensing layers with high sensitivity and selectivity.
본 연구에서는, 키토산-백금 복합체 템플릿과 전기방사를 결합하여 매우 작은 백금 나노촉매를 주석산화물 나노섬유에 균일하게 결착시키며, 나노섬유에 매우 풍부한 메조기공을 형성했다. 키토산 간의 강한 반발력에 의하여 백금 나노촉매는 높은 분산성을 나타내어 매우 우수한 촉매 효과를 유도하였다. 또한, 열처리 과정에서, 키토산이 분해되며 약 20 나노미터 크기의 메조기공을 주석산화물 나노섬유에 형성시켰으며, 키토산의 입자 성장 억제 효과에 의하여 주석산화물 입자의 크기가 감소하였다. 이러한 키토산 템플릿에 기인한 백금 나노촉매가 기능화된 주석산화물 나노섬유는 90% 상대습도의 고습한 분위기에서 아세톤 가스에 대하여 매우 우수한 반응도, 선택성, 안정성, 반응/회복 속도를 나타냈다. 나아가, 본 연구에서 제작한 센서 어레이는, 실제 건강한 사람의 날숨과 시뮬레이션화된 당뇨병 환자의 날숨을 주성분 분석법에 의하여 명확하게 구분함으로써, 병 진단용 날숨분석 센서로의 잠재적 활용 가능성을 증명하였다.
