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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박정호
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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본 논문은 체내의 나트륨, 칼륨 이온을 선택적으로 측정할 수 있는 레이저 유도 그래핀 (laser-induced graphene, LIG) 기반의 나트륨, 칼륨 이온 선택성 전극의 제작 공정과 제작된 전극들의 특성을 평가하여 서술한다. CO2 적외선 레이저를 PI 필름에 조사하여 LIG 전극을 형성하였으며 FE-SEM 촬영 및 Raman 산란 측정을 통해 다공성 구조를 가지며 무작위로 적층된 3차원 그래핀 층이 형성됨을 확인하였다. 제작한 LIG 전극 위에 이온 선택성 막을 증착 하기 전 출력 전위 드리프트를 완화해주는 트랜스듀서 역할을 하는 PEDOT:PSS 전도성 고분자를 LIG 전극에 증착 하였다. PEDOT:PSS 전도성 고분자 용액 안에 LIG 전극을 담그고 전류법을 이용하여 LIG 전극 위에 전기 중합하였으며 EIS 측정을 통해 LIG 전극 위에 PEDOT:PSS를 증착한 전극이 단순한 LIG 전극보다 더 낮은 전하 이동 (Rct)을 가짐을 확인하였다. 이온 선택성 전극을 제작하기 위해 이온 선택성 막 혼합 용액 제작 후 LIG/PEDOT:PSS 전극 위에 드롭 캐스팅하여 나트륨, 칼륨 이온 선택성 전극을 제작하였다. 제작한 나트륨, 칼륨 이온 선택성 전극은 개방 회로 전위 법 (open-circuit potential, OCP) 측정을 통해 높은 민감도 (63.08 mV/dec, 63.80 mV/dec), 낮은 검출 한계 (10-5 M), 넓은 선형 범위 (10-1 M ~ 10-5 M), 뛰어난 재현성 (RSD% = 0.76%, 0.53%)을 가짐을 확인하였다. 또한 선택성 실험을 통해 다양한 전해질인 Na+, K+, NH4+, Mg2+, Ca2+ 이온 및 glucose, lactate에 방해 받지 않고 선택적으로 나트륨, 칼륨 이온을 측정할 수 있음을 확인하였으며 이는 LIG 전극의 원스텝 공정의 장점과 결합하여 상업용 애플리케이션을 위한 마이크로 디바이스의 미래 애플리케이션을 촉진할 것으로 기대한다.
목차
제 1 장 서론 1제 2 장 이론적 배경 72.1 이온 선택성 전극 72.1.1 이온 선택성 전극 측정원리 72.1.2 이온 선택성 전극의 발전 과정 102.1.3 상용화된 나트륨, 칼륨 이온투과담체 종류 162.2 레이저 유도 그래핀 전극 21제 3 장 실험 313.1 LIG 전극 설계 및 제작 323.2 PEDOT:PSS 용액 제작 및 전기중합 363.3 나트륨, 칼륨 이온 선택성 막 제작 및 증착 383.4 PVB 용액 제작 및 증착 38제 4 장 결과 및 고찰 404.1 LIG 전극 분석 404.1.1 FE-SEM 이미지 분석 404.1.2 Raman 스펙트럼 분석 424.1.3 PEDOT:PSS EIS 분석 444.2 LIG 기반 나트륨, 칼륨 이온 선택성 전극의 전기화학적 분석 464.2.1 민감도 및 검출 한계 실험 464.2.2 선택성 실험 504.2.3 재현성 실험 544.2.4 PVB 막의 전위 안전성 실험 564.2.5 타 연구와의 특성 비교 58제 5 장 결론 60참고문헌 62감사의 글 70
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