• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.401-410
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• 2022

수산화리튬(LiOH)에 대한 수요는 현재의 대안들에 비해 환경에 대한 효율성과 안전성 때문에 매년 증가하고 있다. 리튬은 다른 염분과 염수 호수에서 발견될 수 있으며, 나중에 합성되어 다양한 용도로 LiOH를 생성한다. 리튬 이온을 분리 및 회수하기 위해 다양한 방법이 사용되며, 그 중 가장 일반적인 방법은 전기투석법(ED)이다. ED는 이온을 한쪽에서 다른 쪽으로 밀어내는 구동력으로서 그 층의 전위차에 작용하는 멤브레인 기반 분리 기술이다. ED의 이온교환막(IEM)은 유체역학적 부피에 따라 상이한 이온의 선택성이 달라지기 때문에 공정을 효율적으로 만든다. 본 총설에서는 리튬이온의 회수를 향상시키기 위한 ED와 IEM의 서로 다른 변화 전략이 논의된다.

• 한국표면공학회지
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• 제56권4호
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• pp.243-249
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• 2023

Urea oxidation reaction (UOR) via electrochemical oxidation process can replace oxygen evolution reaction (OER) for green hydrogen production since UOR has lower thermodynamic potential (0.37 V_RHE) than that of OER (1.23 V_RHE). However, in the case of UOR, 6 electrons are required for the entire UOR. For this reason, the reaction rate is slower than OER, which requires 4 electrons. In addition, it is an important challenge to develop catalysts in which both oxidation reactions (UOR and OER) are active since the active sites of OER and UOR are opposite to each other. We prove that among the NiFe₂O₄ nanoparticles synthesized by the hydrothermal method at various synthesis temperatures, NiFe₂O₄ nanoparticle with properly controlled particle size and crystallinity can actively operate OER and UOR at the same time.

• 한국표면공학회지
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• 제56권3호
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• pp.208-218
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• 2023

Photocatalysts are advanced materials which accelerate the photoreaction by providing ordinary reactions with other pathways. The catalysts have various advantages, such as low-cost, low operating temperature and pressure, and long-term use. They are applied to environmental and energy field, including the air and water purification, water splitting for hydrogen production, sterilization and self-cleaning surfaces. However, commercial photocatalysts only absorb ultraviolet light between 100 and 400 nm of wavelength which comprises only 5% in sunlight due to the wide band gap. In addition, rapid recombination of electron-hole pairs reduces the photocatalytic performance. Recently, studies on blackening photocatalysts by laser, thermal, and plasma treatments have been conducted to enhance the absorption of visible light and photocatalytic activity. The disordered structures could yield mid-gap states and vacancies could cause charge carrier trapping. Herein, liquid phase plasma (LPP) is adopted to synthesize Ag-doped black ZnO for the utilization of visible-light. The physical and chemical characteristics of the synthesized photocatalysts are analyzed by SEM/EDS, XRD, XPS and the optical properties of them are investigated using UV/Vis DRS and PL analyses. Lastly, the photocatalytic activity was evaluated using methylene blue as a pollutant.

• 한국재료학회지
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• 제33권6호
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• pp.257-264
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• 2023

To develop a high capacity lithium secondary battery, a new approach to anode material synthesis is required, capable of producing an anode that exceeds the energy density limit of a carbon-based anode. This research synthesized carbon nano silicon composites as an anode material for a secondary battery using the RF thermal plasma method, which is an ecofriendly dry synthesis method. Prior to material synthesis, a silicon raw material was mixed at 10, 20, 30, 40, and 50 wt% based on the carbon raw material in a powder form, and the temperature change inside the reaction field depending on the applied plasma power was calculated. Information about the materials in the synthesized carbon nano silicon composites were confirmed through XRD analysis, showing carbon (86.7~52.6 %), silicon (7.2~36.2 %), and silicon carbide (6.1~11.2 %). Through FE-SEM analysis, it was confirmed that the silicon bonded to carbon was distributed at sizes of 100 nm or less. The bonding shape of the silicon nano particles bonded to carbon was observed through TEM analysis. The initial electrochemical charging/discharging test for the 40 wt% silicon mixture showed excellent electrical characteristics of 1,517 mAh/g (91.9 %) and an irreversible capacity of 133 mAh/g (8.1 %).

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.91-96
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• 2009

LDH(Layered double hydroxide) 물질을 제조하고 이를 이용하여 비소를 흡착시키는 실험을 수행하였다. TEM을 이용하여 제조한 LDH 물질의 형상을 살펴본 결과 열처리를 거친 시료는 나노크기의 결정화된 구조를 가지고 있고 열처리를 거치지 않은 시료는 아직 결정화가 완전히 이루어지지 않았으며 크기도 마이크로 범위에서 나타났다. X선 회절분석 결과를 보면 이 같은 결과가 뚜렷이 나타났으며, 열처리를 거친 경우는 뚜렷한 결정화를 보이고 있었다. $N_2$ 흡착 및 탈착 결과를 통해 LDH가 mesoporous한 공극 형태를 가지고 있다는 것을 알 수 있었다. 비표면적은 열처리를 거친 시료가 열처리를 거치지 않은 시료보다 2배 이상 크게 나타났다. 흡착 등온 실험 결과에서도 두 시료는 비슷한 흡착량을 보이며 기존 철산화 물에 못지않은 흡착능을 나타내고 있다. 금번에 합성한 Mg Fe-LDH 물질을 이용하여 토양 및 지하수의 비소 제거 공정에 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제33권7호
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• pp.315-322
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• 2023

In the present work, we address the new route for the green synthesis of manganese dioxide (MnO₂) by an innovative method named the solution plasma process (SPP). The reaction mechanism of both colloidal and nanostructured MnO₂ was investigated. Firstly, colloidal MnO₂ was synthesized by plasma discharging in KMnO₄ aqueous solution without any additives such as reducing agents, acids, or base chemicals. As a function of the discharge time, the purple color solution of MnO₄^- (oxidation state +7) was changed to the brown color of MnO₂ (oxidation state +4) and then light yellow of Mn²⁺ (oxidation state +2). Based on the UV-vis analysis we found the optimal discharging time for the synthesis of stable colloidal MnO₂ and also reaction mechanism was verified by optical emission spectroscopy (OES) analysis. Secondly, MnO₂ nanoparticles were synthesized by SPP with a small amount of reducing sugar. The precipitation of brown color was observed after 8 min of plasma discharge and then completely separated into colorless solution and precipitation. It was confirmed layered type of nanoporous birnessite-MnO₂ by X-ray powder diffraction (XRD), fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), and electron microscopes. The most important merits of this approach are environmentally friendly process within a short time compared to the conventional method. Moreover, the morphology and the microstructure could be controllable by discharge conditions for the appropriate potential applications, such as secondary batteries, supercapacitors, adsorbents, and catalysts.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권3호
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• pp.115-120
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• 2016

저온용 SCR 촉매인 $MnO_x$의 촉매 활성을 높이기 위해 $TiO_2$ 지지체와 함께 조촉매로서 $CeO_2$을 사용하였고, 제조된 나노 사이즈의 촉매 특성과 함께 질소산화물 제거 효율에 대해 고찰하였다. $MnO_x-CeO_2/TiO_2$ 촉매 내에서 $CeO_2$ 거동을 확인하기 위해 단일 조성의 $CeO_2$와의 차이점을 미세구조적으로 비교 분석하였다. $MnO_x-CeO_2/TiO_2$ 촉매가 졸겔법을 통해 제조되었으며 낮은 열적 특성으로 인해 평균 $285{\mu}m$ 정도의 큰 입도를 가진 단일 $CeO_2$와는 달리 Ti 지지체와 함께 합성된 촉매의 경우 130 nm 정도로 줄어들었음을 확인하였다. 투과 전자 현경을 이용한 EDS mapping를 통해 Ce-Ti의 강한 interaction이 nano-sized powder 제조의 원인인 것으로 확인하였다. 조촉매 첨가로 인해 $MnO_x/TiO_2$ 촉매에 비해 저온영역에서 20 % 이상의 효율 향상이 있었으며 이는 3성분계 촉매 내에서 $CeO_2$가 나노 사이즈로 잘 분산됨에 따라 촉매 반응에 필요한 산소이온의 교환이 활발히 일어날 수 있었기 때문이다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제37권sup2호
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• pp.427-445
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• 2007

임플란트와 골 사이의 결합력을 증가시키기 위하여 타이타늄 표면에 변화를 주기위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 타이타늄의 표면 구조나 미세 지지도의 변화가 임플란트에 대한 세포의 반응에 영향을 미치며, 골아 유사세포는 표면 조도가 높은 타이타늄 표면에 더 잘 부착하며, 세포외 기질의 합성과 광물화 결정이 더 잘 일어난다고 알려져 있다. 그러나 대부분의 연구들은 마이크로 단위의 미세 지지도에 대한 연구들이고 나노 단위의 미세 지지도에 대한 연구들은 미미하다. 이에 본 연구에서는 ROS 17/2.8 cell line을 이용하여 기계적 처리만한 군을 대조군으로 하여 blasting 처리한 마이크로 단위의 미세 지지도 표면과 알칼리 처리된 나노 단위의 미세 지지도 표면에 대한 골아 유사세포의 세포 부착양상, 증식 그리고 골아 유사세포의 표식인자 발현양상 등을 상호 비교하여 골아 유사세포에 미치는 영향을 관찰하고자 하였다. SEM을 이용한 미세 지지도 관찰에서 알칼리 처리군에서는 약 200mm의 초미세 다공성의 양상을 나타내었고, blasting 처리한 군에서는 $10\;{\mu}m$ 이하의 움푹 파인 양상을 보였다. 표면조도 측정에 있어서는 blasting 처리한 군에서 기계적 처리와 알칼리 처리된 군보다 더 높은 표면 조도를 보였으며 이는 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다 (p<0.01). 표면결정성 분석에서는 알칼리처리 군에서 anatase와 rutile결정형이 보였으나, blasting 처리한 군과 기계적 처리 군에서는 관찰되지 않았다. 골아 유사세포 1시간 배양 후의 전자현미경 관찰에서 모든 군의 세포는 부착 및 전개 과정을 보였고, 3시간 배양에서는 모든 군의 세포가 더 많이 전개되었으나, blasting 처리한 군과 알칼리처리 군에서 세포가 다소 더 불규칙한 형태를 나타내었다. 24시간 배양에서는 모든 군의 세포에서 완전히 전개가 일어난 양상을 보였다. 1, 4, 7일간 세포배양 후 세포활성을 평가하기 위한 MTT assay에서는 모든 군에서 시간이 증가함에 따라 세포수가 증가하였으며, 1일째에 blasting 처리한 군과 알칼리처리 군에서 기계적 처리 군에 비해 세포활성도가 통계학적으로 유의한 증가를 보였다(p<0.01). 골아 유사세포 표식인자인 osteopontin, alkaline phosphatase, ${\alpha}\;1(1)$ collagen의 유전자 발현양상을 관찰해 본 결과, osteopontin, alkaline phosphatase, ${\alpha}\;1(1)$ collagen의 유전자 발현양상이 세 군 모두에서 유의한 차이는 관찰할 수 없었으나, blasting 처리한 군과 알칼리처리 군에서 기계적 처리 군에 비해 유전자 발현양상이 다소 증가하는 경향을 보였다. 결론적으로 blasting 처리한 마이크로 단위의 미세 지지도 표면과 알칼리 처리된 나노 단위의 미세 지지도 표면이 기계적 처리 군에 비해 골아 유사세포의 기능을 촉진시키나, 알칼리 처리된 나노 단위의 미세 지지도 표면은 blasting 처리한 마이크로 단위의 미세 지지도 표면이 골아 유사세포의 기능에 미치는 영향을 압도하지는 않는 것으로 사료된다.

• 공업화학
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• 제21권2호
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• pp.162-168
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• 2010

최근에 염료감응형 태양전지(dye-sensitized solar cells, DSSCs)의 에너지 변환 효율을 증가시키기 위한 방법으로 흡착된 염료에서 발생되는 광전자가 전해질 속의 산화/환원되는 요오드 이온($I_3^-/I^-$)과의 재결합(recombination)을 방지하기 위하여 발생된 광전자를 효율적으로 $TiO_{2}$ 전극을 통해 이동시키는 방법에 관한 연구가 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 재결합을 방지하기 위하여, 졸-겔(sol-gel)법으로 합성한 보헤마이트(bohemite) 졸을 이용하여 $TiO_{2}$ 전극에 비해 높은 에너지 밴드갭(band-gap)을 가지고 있는 $Al_2O_3$가 코팅된 이중층의 다공질 나노 $TiO_{2}$ 전극을 제조하고 염료감응형 태양전지에 응용하였다. 특히, 다양한 입자의 크기가 조절된 보헤마이트 졸을 통해 최고의 에너지 변환 효율을 가진 $Al_2O_3$가 코팅된 $TiO_{2}$ 광전극 제조 조건을 조사하였다. 입자 크기 100 nm 보헤마이트 졸로부터 제조한 $Al_2O_3$가 코팅된 $TiO_{2}$ 전극이 순수 $TiO_{2}$로 제조한 광전극 층(7.5%)에 비해 높은 에너지 변환 효율(9.0%)을 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제22권2호
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• pp.103-109
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• 2012

Red-emitting $Eu^{3+}$-activated $(Y_{0.95-x}Al_x)VO_4$ (0 < x $\leq$ 0.12) nanophosphors with the particle size of ~30 nm and the high crystallinity have been successfully synthesized by a hydrothermal reaction. In the synthetic process, deionized water as a solvent and ethylene glycol as a capping agent were used. The crystalline phase, particle morphology, and the photoluminescence properties of the excitation spectrum, emission intensity, color coordinates and decay time, of the prepared $(Y_{0.95-x}Al_x)VO_4:Eu^{3+}$ nanophosphors were compared with those of the $YVO_4:Eu^{3+}$. Under 147 nm excitation, $(Y_{0.95-x}Al_x)VO_4$ nanophosphors showed strong red luminescence due to the $^5D_0-^7F_2$ transition of $Eu^{3+}$ at 619 nm. The luminescence intensity of $YVO_4:Eu^{3+}$ enhanced with partial substitution of $Al^{3+}$ for $Y^{3+}$ and the maximum emission intensity was accomplished at the $Al^{3+}$ content of 10 mol%. By the addition of $Al^{3+}$, decay time of the $(Y,Al)VO_4:Eu^{3+}$ nanophosphor was decreased in comparison with that of the $YVO_4:Eu^{3+}$ nanophosphor. Also, the substitution of $Al^{3+}$ for $Y^{3+}$ invited the improvement of color coordinates due to the increase of R/O ratio in emission intensity. For the formation of transparent layer, the red nanophosphors were fabricated to the paste with ethyl celluloses, anhydrous terpineol, ethanol and deionized water. By screen printing method, a transparent red phosphor layer was formed onto a glass substrate from the paste. The transparent red phosphor layer exhibited the red emission at 619 nm under 147 nm excitation and the transmittance of ~80% at 600 nm.