서지주요정보
Metal-organic frameworks and porous polymers-based nanomaterials for chemical sensors = 금속유기구조체 및 다공성 고분자 기반 나노소재를 활용한 화학 센서에 관한 연구
서명 / 저자 Metal-organic frameworks and porous polymers-based nanomaterials for chemical sensors = 금속유기구조체 및 다공성 고분자 기반 나노소재를 활용한 화학 센서에 관한 연구 / Won-Tae Koo.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2020].
Online Access 원문보기 원문인쇄

소장정보

등록번호

8035323

소장위치/청구기호

학술문화관(문화관) 보존서고

DMS 20005

휴대폰 전송

도서상태

이용가능

대출가능

반납예정일

리뷰정보

초록정보

Highly sensitive and selective chemical sensors are needed for use in a wide range of applications such as environmental toxic gas monitoring, disease diagnosis, and food quality control. Although some chemiresistive sensors have been commercialized, grand challenges still remain: ppb-level sensitivity, accurate cross-selectivity, and long-term stability. Metal–organic frameworks (MOFs) with record-breaking surface areas and ultrahigh porosity are ideal sensing materials because chemical sensors highly rely on surface reactions. In addition, MOFs can be used as a membrane to utilize their unique gas adsorption/separation characteristics. Furthermore, the use of MOFs as precursors enables facile production of various nanostructures is further combined with other functional materials. In addition to MOFs, porous polymers open a new way for the development of chemiresistors. Particularly, porous ion exchange polymers enable a facile decoration of ultrasmall and well-dispersed nanoparticles on various substrates via counter-ion exchange and following activation process. Based on these fascinating features of MOFs and porous polymers, in this thesis, comprehensive overview and studies in chemiresistive sensors developed by MOFs and porous ion exchange polymers are presented, in order to elucidate reaction mechanisms and address limitations in MOFs and porous polymers based chemical sensors. The underlying sensing mechanisms for various MOF- and porous polymer-based materials are discussed, and the correlation of sensing properties with structures, surface chemistry, and electronic properties is explained. In addition, the discussion of each material emphasizes key advances and strategies to develop superior chemical sensors. Finally, the thesis concludes with a brief outlook, some foresighted ideas, and future directions.

화학 센서는 환경 모니터링, 실내/외 공기질 측정, 날숨을 통한 질병 진단 등 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있다. 하지만, 현재 상용화된 화학-저항변화식 가스센서의 경우, ppb 수준의 민감도, 정확한 선택성 및 장기 안정성 등과 같은 큰 과제들이 남아 있다. 이러한 화학-저항변화식 가스센서는 표면 반응으로부터 발생하는 저항변화에 의존하기 때문에, 높은 표면적의 다공성 금속유기구조체는 이상적인 감지소재 중 하나이다. 전도성 금속유기구조체를 활용하여 직접적으로 가스를 감지할 수 있으며, 금속유기구조체의 선택적인 가스 흡착/분리 특성을 활용하여 선택성을 극복하기 위한 멤브레인으로도 활용할 수 있다. 또한, 금속유기구조체를 전구체로 활용하면 금속산화물, 탄소복합체 등의 다양한 나노구조체를 합성할 수 있다. 이에 더하여, 다공성 이온 교환 고분자를 활용하면, 이온 교환 및 활성화 과정을 통해 다양한 소재의 표면 위에 초소형 고분산성 나노입자 촉매를 쉽게 결착할 수 있다. 이러한 금속유기구조체와 다공성 고분자의 장점들을 바탕으로, 금속유기구조체와 다공성 고분자 기반의 화학 센서에서의 반응 매커니즘을 밝히고 한계를 극복하기 위하여, 본 학위 논문에서는 금속유기구조체 및 다공성 고분자 기반 나노소재를 활용한 화학 센서에 관한 연구에 대해 이야기하고자 한다. 다양한 MOF 및 다공성 고분자 기반 재료의 감지 메커니즘에 대해 설명하고, 구조, 표면 화학 및 전자 구조와 감지 특성과의 상관 관계를 논의하고자 한다. 또한, 각 재료에 대한 논의를 통해 우수한 화학 센서를 개발하기 위한 전략 및 중요한 발견을 강조하고, 간략한 전망 및 향후 방향을 제시하고자 한다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DMS 20005
형태사항 xi, 180 p. : 삽화 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 구원태
지도교수의 영문표기 : Il-Doo Kim
지도교수의 한글표기 : 김일두
수록잡지명 : "Accelerating Palladium Nanowire H2 Sensors Using Engineered Nanofiltration". ACS Nano, v. 11, pp. 9276-9285(2017)
수록잡지명 : "Porous Ion Exchange Polymer Matrix for Ultrasmall Au Nanoparticle-Decorated Carbon Nanotube Chemiresistors". Chemistry of Materials, v. 31, pp. 5413-5420(2019)
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 References : p. 142-160
QR CODE qr code