ZnO, II-VI group inorganic compound semi-conductor, has been receiving much attention due to its wide applications in various fields. Since the ZnO has 3.37 eV of a wide band gap and 60 meV of big excitation binding energy, it is well-known material for various uses such the optical property, a semi-conductor, magnetism, antibiosis, photocatalyst, etc. When applied in the field of photocatalyst, many research studies have been actively conducted regarding magnetic materials and the core-shell structure to take on the need of recycling used materials. In this paper, magnetic core-shell ZnFe2O4@SiO2 nanoparticles (NPs) have been successfully synthesized through three steps. In order to analyze the structural characteristics of the synthesized substances, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were used. The spinel structure of ZnFe2O4 and the wurtzite structure of ZnO were confirmed by XRD, and ZnO production rate was confirmed through the analysis of different concentrations of the precursors. The surface change of the synthesized materials was confirmed by SEM. The formation of SiO2 layer and the synthesis of ZnFe2O4@ZnO@SiO2 NPs were finally verified through the bond of Fe-O, Zn-O and Si-O-Si by FT-IR. The magnetic property of the synthesized materials was analyzed through the vibrating sample magnetometer (VSM). The increase and decrease in the magnetism were respectively confirmed by the results of the formed ZnO and SiO2 layer. The photocatalysis effect of the synthesized ZnFe2O4 @ZnO@SiO2 NPs was experimented in a black box (dark room) using methylene blue (MB) under UV irradiation.
Lee, Sang Hoon;Lee, Tae Il;Moon, Kyeong-Ju;Myoung, Jae Min
Korean Journal of Materials Research
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v.23
no.7
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pp.379-384
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2013
In order to produce size-controllable Ag nanoparticles and a nanomesh-patterned Si substrate, we introduce a rapid thermal annealing(RTA) method and a metal assisted chemical etching(MCE) process. Ag nanoparticles were self-organized from a thin Ag film on a Si substrate through the RTA process. The mean diameter of the nanoparticles was modulated by changing the thickness of the Ag film. Furthermore, we controlled the surface energy of the Si substrate by changing the Ar or $H_2$ ambient gas during the RTA process, and the modified surface energy was evaluated through water contact angle test. A smaller mean diameter of Ag nanoparticles was obtained under $H_2$ gas at RTA, compared to that under Ar, from the same thickness of Ag thin film. This result was observed by SEM and summarized by statistical analysis. The mechanism of this result was determined by the surface energy change caused by the chemical reaction between the Si substrate and $H_2$. The change of the surface energy affected on uniformity in the MCE process using Ag nanoparticles as catalyst. The nanoparticles formed under ambient Ar, having high surface energy, randomly moved in the lateral direction on the substrate even though the etching solution consisting of 10 % HF and 0.12 % $H_2O_2$ was cooled down to $-20^{\circ}C$ to minimize thermal energy, which could act as the driving force of movement. On the other hand, the nanoparticles thermally treated under ambient $H_2$ had low surface energy as the surface of the Si substrate reacted with $H_2$. That's why the Ag nanoparticles could keep their pattern and vertically etch the Si substrate during MCE.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.10
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pp.771-776
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2017
The cover glass of mobile displays and photovoltaic cells needs a functional coating, such as an anti-reflection and self-cleaning coating. Numerous studies have been conducted on the engineering application of biomimetic functional surfaces, such as moth eye and lotus leaf Anti-reflection coantings of silica nanoparticles could enhance the light transmittance. $TiO_2$ photocatalyst coatings have been applied to self-cleaning functional films. In this study, transparent hydrophobic anti-reflective coatings consisting of thin layers of $SiO_2/TiO_2$ nanoparticles were fabricated on a slide glass substrate by the sol-gel process and dip-coating process. The dependence of the surface morphology of the functional coatings was investigated by the atomic force microscopy (AFM), contact angle measurement, and UV-visible spectroscopy. It was found that the coating of $TiO_2$ nanoparticles exhibited a high average transmittance comparable to that of the bare slide glass substrate in the visible light range. The bi-layered functional coating of 7 nm $SiO_2$/7nm $TiO_2$ nanoparticles exhibits a transparent hydrophobic surface with a contact angle of $110^{\circ}$ and an improvement of the average transmittance of 2.3% compared to the bare slide glass substrate in the visible light range.
In this study, we report a new approach for $Mn_3O_4$-graphene nanocomposite by ex situ method. This nanocomposite shows two-dimensional aggregation of nanoparticle, and doping effect by decorated manganese oxide ($Mn_3O_4$), as well. The graphene film was made through micromechanical cleavage of graphite on the $SiO_2/Si$ wafer. Manganese oxide ($Mn_3O_4$) nanoparticle with uniform cubic shape and size (about $5.47{\pm}0.61$ nm sized) was synthesized through the thermal decomposition of manganese(II) acetate, in the presence of oleic acid and oleylamine. The nanocomposite was obtained by self-assembly of nanoparticles on graphene film, using hydrophobic interaction. After heat treatment, the decorated nanoparticles have island structure, with one-layer thickness by two-dimensional aggregations of particles, to minimize the surface potential of each particle. The doping effect of $Mn_3O_4$ nanoparticle was investigated with Raman spectra. Given the upshift in positions of G and 2D in raman peaks, we suggest that $Mn_3O_4$ nanoparticles induce p-doping of graphene film.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2012.05a
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pp.225-226
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2012
전기방사법으로 형성한 마이크로 크기의 실리카($SiO_2$) 코팅층 위에 광환원법(photo-reduction mothod)를 이용하여 나노 크기의 금속 나노입자를 형성하여 마이크로-나노 계층구조(hierarchical structure)의 코팅층을 형성하였다. 자외선(UV선) 조사강도 및 조사시간의 변화에 따른 미세구조 및 표면 평활도지수(roughness factor) 변화 거동을 관찰하였고, 이 코팅층에 불소화 처리를 하여 초소수성 표면을 형성하였다.
Kim, Dong Hyun;Kim, Jiwon;Jekal, Suk;Kim, Min Jeong;Kim, Ha-Yeong;Kim, Min Sang;Kim, Sang-Chun;Park, Seon-Young;Yoon, Chang-Min
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.30
no.3
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pp.5-12
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2022
This study suggests the effective recycling method of sludge waste from various industrial fields to synthesize uniform colloidal silica nanoparticles. In detail, polymers are removed from the sludge waste to attain sludge-extracted silica (s-SiO2) micron-sized particles, and ammonia assisted sonication is applied to s-SiO2, which has effectively extracted the silanol precursor. The nano-sized silica (n-SiO2) particles are successfully synthesized by a typical sol-gel method using silanol precursor. Also, the yield amounts of n-SiO2 are determined by the function of s-SiO2 etching time. Finally, n-SiO2-based slurry is synthesized for the practical CMP application. As a result, rough-surfaced semiconductor chip is successfully polished by the n-SiO2-based slurry to exhibit the mirror-like clean surface. In this regard, sludge wastes are successfully prepared as valuable semicondutor grade materials.
Herein, we report on the preparation of red fluorescent Si nanoparticles stabilized with styrene. Nano-sized Si particles emit fluorescence under UV excitation, which could be used to open up new applications in the fields of optics and semi-conductor research. Unfortunately, conventional methods for the preparation of red fluorescent Si nanoparticles suffer from the lack of a fully-established standard synthesis protocol. A common initial approach during the preparation of semi-conductors is the etching of crystalline Si wafers in a HF/ethanol/$H_2O$ bath, which provides a uniformly-etched surface of nanopores amenable for further nano-sized modifications via tuning of various parameters. Subsequent sonication of the etched surface crumbles the pores on the wafer, resulting in the dispersion of particles into the solution. In this study, we use styrene to occupy these platforms to stabilize the surface. We determine that the liberated silicon particles in ethanol solution interact with styrene, resulting in the substitution of Si-H bonds with those of Si-C as determined via UV photo-catalysis. The synthesized styrene-coated Si nanoparticles exhibit a stable, bright, red fluorescence under excitation with a 365 nm UV light, and yield approximately 100 mg per wafer with a synthesis time of 2 h. We believe this protocol could be further expanded as a cost-effective and high-throughput standard method in the preparation of red fluorescent Si nanoparticles.
Mesoporous SBA-15 was synthesized using tetraethylorthosilicate (TEOS) as the silica source and Pluronic (P123) as the structure-directing agent. The defective Si-OH groups present in SBA-15 were successively grafted with 3-chloropropyltrimethoxysilane (CPTMS) followed by tris-(2-aminoethyl) amine (TAEA) and/or tetraethylenepentamine (TEPA) for effective immobilization of silver nanoparticles. Grafting of TAEA and/or TEPA amine and immobilization of silver nanoparticles inside the channels of SBA-15 was verified by XRD, TEM, IR and BET techniques. The silver nanoparticles immobilized on TAEA and /or TEPA grafted SBA-15 was subjected for electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide ($H_2O_2$). The TEPA stabilized silver nanoparticles show higher efficiency for reduction of $H_2O_2$ than that of TAEA, due to higher number of secondary amine groups present in TEPA. The amperometric analysis indicated that both the Ag/SBA-15/TAEA and Ag/SBA-15/TEPA modified electrodes required lower over-potential and hence possess high sensitivity towards the detection of $H_2O_2$. The reduction peak currents were linearly related to hydrogen peroxide concentration in the range between $3{\times}10^{-4}\;M$ and $2.5{\times}10^{-3}\;M$ with correlation coefficient of 0.997 and detection limit was $3{\times}10^{-4}\;M$.
In this research, vibration and smart control analysis of a concrete foundation reinforced by $SiO_2$ nanoparticles and covered by piezoelectric layer on soil medium is investigated. The soil medium is simulated with spring constants and the Mori-Tanaka low is used for obtaining the material properties of nano-composite structure and considering agglomeration effects. With considering first order shear deformation theory, the total potential energy of system is calculated and by means of Hamilton's principle in three displacement directions and electric potential, the six coupled equilibrium equations are obtained. Also, based an analytical method, the frequency of system is calculated. The effects of applied voltage, volume percent and agglomeration of $SiO_2$ nanoparticles, soil medium and geometrical parameters of structure are shown on the frequency of system. Results show that with applying negative voltage, the frequency of structure is increased.
The silica coated $Fe_3O_4$ nanoparticles have been synthesized using a micro-emulsion method. The $Fe_3O_4$ nanoparticles with the sizes 6 nm in diameter were synthesized by thermal decomposition method. Hydrophobic $Fe_3O_4$ nanoparticles were coated silica using surfactant and tetraethyl orthosilicated (TEOS) as a $SiO_2$ precursor. Shell thickness of silica coated $Fe_3O_4$ can be controlled (11~20 nm) through our synthetic conditions. The $Fe_3O_4$ and silica coated $Fe_3O_4$ nano powders were characterized by transmission electron microscopy (TEM), x-ray diffraction (XRD) and vortex magnetic separation (VMS).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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