나노다공성 금 전극 상의 전기화학적 하이드라진 검출 및 백금 원자층 전착 거동

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 염소 이온이 포함된 용액 하에서 금 표면을 양극 산화시켜 나노다공성 금 구조체를 형성시켰다. 준비된 나노다공성 금 구조를 독성 물질인 하이드라진의 검출과 백금 원자층 전착법에 대한 기판으로 응용해 보았다. 첫 번째 연구에서는 나노다공성 금 표면에서의 하이드라진 산화 거동을 살펴보았다. 나노다공성 금 구조에서는 편평한 금 전극에 비해 하이드라진 산화 반응이 더 빠르게 일어나고 산화 봉우리의 전류도 크게 측정되면서 촉매적 활성이 우세하게 관찰되었다. 양극 산화 시간을 300 초 적용시킨 나노다공성 금 전극을 이용하여 하이드라진의 전류법 검출을 시도해본 결과, 0.01-10 mM 의 농도 범위에서 직선성을 보였으며 민감도는 3.2 mAmM-1cm-2 의 값을 얻을 수 있었다. 두 번째 연구에선 나노다공성 금 구조를 기판으로 활용하여 백금 원자 층 전착법을 적용시키는 연구를 수행하였다. 석출 전위, 석출 시간, 펄스 수 등의 조건을 변화시켜가며 나노다공성 금 표면 위에 덮인 백금의 전기화학적 표면적 변화를 살펴보았다. 최적 조건 수립을 통해 나노다공성 금 표면위에 백금 박막이 덮인 전극을 형성하여 글루코오스의 전류법 검출을 시도해보았다. 그 결과 백금을 덮지 않은 나노다공성 금 구조의 경우보다 큰 민감도를 얻었다. 이번 연구를 통해 나노다공성 금 구조의 다양한 전기분석화학적 응용 가능성을 제시할 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• II. 실 험 5
• II.1. 시약 및 기기 5
• II.2. 전극 제조 5
• II.2.1. 나노다공성 금 표면 형성 5
• II.2.2. 나노다공성 금 표면 위의 박막의 백금층 형성 6
• III. 결과 및 고찰 8
• III.1. 나노다공성 금 표면을 이용한 하이드라진의 전기화학적 검출 8
• III.1.1. 염소 용액 상에서 양극 산화를 통한 나노다공성 금 구조 형성 8
• III.1.1.1. 반응시간에 따른 전기 화학적 표면적의 변화 8
• III.1.2. 나노다공성 금 표면에서 하이라진의 전기 화학적 산화 환원 거동 12
• III.1.2.1. 전해질의 pH 가 하이드라진 산화 환원 반응에 미치는 영향 12
• III.1.2.2. 나노다공성 금 구조의 표면적을 달리하여 하이드라진 농도 수준에 따른 산화 반응 관찰 15
• III.1.2.3. 하이드라진을 묽은 농도로 고정시킨 후 나노다공성 금 전극의 표면적 크기에 따른 산화 전류 관찰 16
• III.1.3. 나노다공성 금 표면을 통한 하이드라진의 전류법 검출 19
• III.2. 나노다공성 금 표면 위에 원자층 전착법을 통한 백금 층 형성 23
• III.2.1. 백금 원자층 전기화학 석출의 최적 환원 조건 23
• III.2.1.1. 환원 전위에 따른 전기화학적 표면적 변화 비교 27
• III.2.1.2. 백금 원자층 전기화학 석출 시간에 따른 변화 비교 28
• III.2.1.3. 환원 전위를 걸어주는 방법에 따른 전기화학적 표면적의 차이 31
• III.2.1.4. 한 펼스 당 석출 시간에 따른 전기화학적 표면적 변화 33
• III.2.1.5. 최적 조건일 때 가해주는 펄스 수에 따른 백금 표면적 변화 33
• III.2.2. 백금을 덮은 나노다공성 금 표면을 이용한 글루코오스의 전류법 검출 36
• III.2.3. 나노다공성 금 표면에 원자층 전착법을 해줄 때 전해질에 따른 석출 양상의 차이 39
• III.2.3.1. SEM 을 통해 각 전해질에 따른 석출 형태 관찰 39
• III.2.3.2. EDX 분석을 통해 나노다공성 구조의 깊이에 따른 백금 함량 비율 관찰 40
• IV. 결 론 45
• V. 참고문헌 46
• VI. 감사의 글 49