Preparation of ZnO nanorods by hydrothermal method and their sensing characteristics

ZnO nanorods were prepared by the hydrothermal reaction of a solution containing $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$, NaOH, cyclohexylamine, ethanol and water, and their $NO_2$ and CO sensing behaviors were investigated. By the control of water concentration in solution, the morphology and agglomeration of ZnO nanorods could be manipulated, which is associated with the variation of $[OH^-]$ resulted from an interaction between water and cyclohexylamine. Sea-urchin-like and well-dispersed ZnO nanorods were prepared at low and high water content, respectively. Well-dispersed ZnO nanorods showed 1.8 fold change in resistance at 1 ppm $NO_2$ while there was no significant change in resistance at 50 ppm CO. This selective detection of $NO_2$ in the presence of CO can be used in automated car ventilation systems.

수열합성법을 이용한 ZnO 나노로드의 제조 및 이산화질소 감응 특성

$Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$, 수산화나트륨, cyclohexylamine, 에탄올, 물이 혼합된 용액을 수열합성하여 ZnO 나노로드를 합성하고, 합성한 물질의 이산화 질소$(NO_2)$와 일산화 탄소(CO)에 대한 감응특성을 조사하였다. 혼합 용액에 첨가되는 물의 양을 변화시켜 ZnO 나노로드의 형상과 응집현상을 조절할 수 있었다. 이는 물과 cyclohexylamine의 반응에 의해 발생되는 $OH^-$ 이온의 농도변화에 의한 것으로 해석된다. 물의 함량이 낮을 때에는 뭉쳐진 성게모양의 ZnO 나노로드를, 물의 함량이 많을 때에는 잘 분산된 ZnO 나노로드를 각각 합성할 수 있었다. 잘 분산된ZnO 나노로드는 공기 중에서 50 ppm 의 CO에 노출되었을 때 주목할 만한 반응을 보이지 않는 반면, 1 ppm 의 $NO_2$에 노출되었을 때에는 저항이 1.8배 증가하였다. 이러한 선택적 반응을 보이는 ZnO 나노로드는 자동차용 자동환기 시스템의 핵심부품인 매연센서의 감응물질로 사용될 수 있다.