• Composites Research
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• v.35 no.6
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• pp.394-401
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• 2022

Two polymer precursors, polyvinylidene chloride-resin (PVDC-resin) and polyvinylidene fluoride (PVDF), are assembled into the microporous carbon by pyrolysis. Microporous carbon is advantageous as an electrode for supercapacitors that store electric charges through ion adsorption/desorption. The pyrolysis also turns the various heteroatoms of two precursors into functional groups, contributing to the additional charge storage. The analysis of the porous structure and function group during carbonization are important to develop the carbon for energy storage. Here, we analyzed the functional groups of two polymer-derived carbons through X-ray photoelectron spectroscopy. The electrochemical properties of the functional groups were explored in various pH electrolytes. The specific capacitance of two carbons in the acidic electrolyte (1 M H₂SO₄) was improved compared to that in the neutral electrolyte (0.5 M Na₂SO₄) due to the faradaic charge/discharge reaction of the quinone functional group. In particular, the carbon electrode derived from PVDC-resin exhibits a lower capacity than the carbon from PVDF due to the small micropores. In the alkaline electrolyte (6 M KOH), the highest specific capacitance and rate capability were obtained among the three electrolytes for both electrodes based on the facile adsorption of the constituent electrolyte ions (K⁺, OH^-).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.190-190
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• 1999

박막 표면에 대한 경원소 분석법인 탄성 되튐 반도법을 개발하여 수소, 탄소, 질소등 분석에 이용하고 있다. 이때 입사 입자로 Cl 9.6MeV를 이용하였는데, 표적 표면에 탄소막이 흡착되는 현상을 발견하였다. cold trap 및 cold finger를 사용하여 진공도를 개선하므로서, 탄소막 흡착의 한 원인으로 알려져 잇는 chamber 주변의 진공도 변화를 시켜보았다. 하지만 전혀 탄소막이 생기지 않는 10-10torr 이하 진공을 만드는 것은 많은 비용과 장비를 필요로 하는 상당히 힘든 작업이어서, 이차적으로 탄소막이 표적 표면에 달라 붙게 하는 원인으로 추정되는 이차 전자의 발생을 고에너지 이온빔으로 조사하였다. 일반적으로 이차전자의 발생은 이온빔과 표적과의 충돌에 의한 고체 표면으로부터의 전자방출 현상으로 오래전부터 연구되어져 왔다. 여기에는 두가지 다른 구조가 존재하는 것으로 알려져 있다. 그 중 하나는 입사 입자의 전하와 표적 표면사이 작용하는 potential 에너지가 표적 표면의 일함수(재가 function) 보다 클 때에 일어나는 potential emission이다. 즉 표적 궤도에 존재하는 전자와 입사 이온빔 사이의 potential 이 표적의 전자를 들뜨게 만들고, 이 potential의 크기가표적의 표면 장벽 potential 보다 충분히 클 뜸 전자가 방출하는 현상을 말한다. 다른 또 하나의 방출구조로는 입사 이온이 표적 표면의 원자와의 충돌에 의해 직접저인 에너지 전달을 통한 전자 방출을 말하는데, 이를 kienetic emission(이하 KE)이라 한다. 본 연구에서는 Tandem Van de graaff 가속기로 고에너지 이온빔을 만들어 Au에 충돌시키므로서 kinetic emission을 통하여 Au에서 발생한는 이차전자의 방출 수율 및 에너지를 측정하였다.장구조로 전체 성장 양식을 예견할 수 있다. 일반적인 경향은 Ep가 커질수록 fractal 성장형태가 되며, Ed가 적을수록 cluster 밀도가 작아지나, 같은 Ed+Ep에 대해서는 동일한 크기의 팔 넓이(수평 수직 방향 cluster 두께)를 가진다. 따라서 실험으로부터 얻은 cluster의 팔 넓이로부터 Ed+Ep 값을 결정할 수 있고, cluster 밀도와 fractal 차원으로부터 각각 Ed와 Ep값을 분리하여 얻을 수 있다. 또한 다층 성장에 대한 거칠기(roughness) 값으로부터 Es값도 구할 수 있다. 양방향 대칭성을 갖지 않은 fcc(110) 표면과 같은 경우, 형태는 다양하지만 동일한 방법으로 추정이 가능하다. (110) 표면의 경우 nearest neighbor 원자가 한 축으로 형성되고 따라서 이 축과 이것과 수직인 축에 대한 상호작용이나 분산 장벽 모두가 비대칭적이다. 따라서 분산 장벽도 x-축, y-축 방향에 따라 분리하여 Edx, E요, Epx, Epy 등과 같이 방향에 따라 다르게 고려해야 한다. 이러한 비대칭적인 분산 장벽을 고려하여 KMC 시뮬레이션을 수행하면 수평축과 수직축의 분산 장벽의 비에 따라 cluster의 두께비가 달라지는 성장을 볼 수 있었고, 한 축 방향으로의 팔 넓이는 fcc(100) 표면의 경우 동일한 Ed+Ep값에 대응하는 팔 넓이와 거의 동일한 결과가 나타나는 것을 볼 수 있다. 따라서 이러한 비대칭적인 모양을 가지는 성장의 경우도 cluster 밀도, cluster 모양, cluster의 양 축 방향 길이 비, 양 축 방향의 평균 팔 넓이로부터 각 축 방향의 분산 장벽을 얻어낼 수 있을 것으로 보인다. 기대할 수 있는 여러 장점들을 보고하고자 한다.성이 우수한 시편일수록 grain의 크기가 큰 것으로 나타났고 결정성이 우수한 시편의 경우에서는 XR

• Membrane Journal
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• v.5 no.2
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• pp.89-96
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• 1995

The monolayer characteristics of phosphate amphiphiles with azobenzene at air/water interface were studied by the measurment of $\pi-A$ curves and absorption spectra. Immediately after being spread on the water surface, these amphiphiles having strong intermolecular hydrogen bonding interactions showed the typical absorption spectra which resulted from domain formation. But the aggregated domains could be controlled by changing the subphase conditions (adding bulky salt and rasing pH). Addition of metal ions in subphase changes the molecular orientation of monolayer. As the metal ion charge increases ($1\leq2$ < 3 < 4 valence), the absorption maximum (310nm) of the amphiphile with azobenzene shifts to a longer wavelength (350nm) which means that the orientation of the amphiphile is tilted. These results suggest that the molecular orientation, and furthermore the aggregation state of monolayer can be possibly controlled by the interaction of metal ions with different charge types.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.210-210
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• 2013

그래핀은 뛰어난 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있는 2차원 물질로, 대면적 합성법과 전사 공정을 통해 다양한 기판에서의 사용이 가능해지면서 차세대 전자 소자로 활용하기위한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 디스플레이, 태양전지의 전극과 전계 효과 트랜지스터의 채널로 적용한 연구에서 우수한 결과들을 보이고 있다. 특히, 금속/금속 산화물 전극은 염료 감응형 태양전지와 유기 발광 다이오드 구조에서 화학적으로 불안정할 뿐 아니라 일함수가 고정되어 쇼트키 접촉이 형성되면 저항을 낮추기 어렵지만, 그래핀은 금속/금속 산화물 전극보다 화학적으로 안정하고 일함수의 조절이 가능해 옴 접촉 형성에 용이하다. 그래핀의 일함수를 조절하는 연구는 크게 공유결합과 비공유 결합을 이용한 방법이 시도된다. 공유 결합을 이용한 방법은 합성과정에서 그래핀의 구조에 내재된 결함 혹은 새로운 결함을 형성하여 다른 원소를 첨가하는 방법이다. 이러한 방법은 그래핀의 결함 영역에서 작용하기 때문에 그래핀 전자 구조의 높은 수준 조절을 위해선 그래핀 구조의 파괴가 동반된다. 반면, 비공유 결합을 이용한 방법은 전하 이동 도핑 효과를 이용해 그래핀의 전자 구조를 제어하는 방법으로, 금속/금속산화물/기능기와 그래핀의 적층으로 복합 구조를 형성하는 방법이다. 금속/금속 산화물과의 복합구조는 안정적인 p-형 도핑이 보고되었지만, n-형 도핑은 대기중의 수분, 산소 그리고 기판과의 상호작용에 의해 대기중에서 불안정해 추가적인 피막공정이 요구된다. 기능기를 이용한 적층 구조는 그래핀과 기판사이의 상호작용 혹은 그래핀 전자 구조를 다양한 기능기를 이용해 제어하는 것으로, 이극성을 가진 자기정렬 단일층(self-assembled monolayers)이 대표적인 방법이다. 공간기(spacer)의 길이나 말단기(end group)의 종류로 p-형과 n-형의 도핑 수준을 제어할 수 있지만, 흡착기(chemisorbing groups)의 반응성이 기판의 화학적, 물리적 표면상태에 의존하기때문에 기판 선택이 제약되며 전처리 공정이 요구될 수 있는 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 기판에 적용가능한 용액 공정을 이용해 그래핀과 고분자를 적층하였고, 안정적이고 효과적으로 일함수를 낮추는 구조를 확인하였다.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.22 no.1
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• pp.23-34
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• 2009

The adsorption of iodide on untreated bentonite and bentonites modified with organic cation (i.e., hexadecylpyridinium chloride monohydrate ($HDP^+$)) was investigated, and the organobentonites were characterized using uptake measurements, ${\mu}$-XRD, and electrophoretic mobilities measurement. Uptake measurements indicate that bentonite has a high affinity for $HDP^+$. Our ${\mu}$-XRD study indicates that organobentonites significantly expanded in basal spacing and organic cations were substantially intercalated into the interlayer spaces of bentonite. The electrophoretic mobility indicates that organobentonite tht is modified with organic cations in excess of the CEC of bentonite is completely different from untreated bentonite in the surface charge distribution. We found significant differences in adsorption capacities of iodide depending on the bentonite properties as follows: iodide adsorption capacities were 439 mmol/kg for the bentonite modified with $HDP^+$ at an equivalent amount corresponding to 200% of the CEC of bentonite whereas no adsorption of iodide was observed for the untreated bentonite. The molecular environments of iodine adsorbed on organobentonites were further studied using I K-edge and $L_{III}$-edge x-ray absorption spectroscopy (XAS). The X-ray absorption near-edge structure (XANES) of iodine spectra from organobentonites was similar to that of KI reference solution. Linear combination fitting of EXAFS data suggests the fraction of iodine reacted with the organic compound increased with increasing loading of the organic compound on organobentonites. In this study, we observed significant differences in the adsorption environments of iodide depending on the modified property of bentonite and suggest that an organobentonite has potential as reactive barrier material around a nuclear waste repository containing anionic radioactive iodide.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.32 no.4
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• pp.429-439
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• 1999

Potentiometric titration data were collected for some humic acids purified from Korean upland and paddy soils over a range of pH (3.0 - 11.0) with $NaNO_3$ background electrolyte concentrations (0.01, 0.10, 0.50 and 1.00 M). The data were applied to model A and V which included both intrinsic heterogeneity of humic materials and electrostatic interaction influences on binding sites. The elemental analysis were conducted for various type of humic samples. The $E_4/E_6$ ratio proposed negative correlation with the total carboxyl groups ($r^2$= 0.9988). The charge ($cmol_c\;kg^{-1}$) on the humic acids became more negative as the ionic strength increased. In both continuous and batch titrations, the ionic strength effect was greater in Namweon series (pH 6.39) than others at pH 5.00. The effect of ionic strength on surface charge appears to be greater in batch titrations. This could suggest that continuous titrations do not represent an equilibrium state and the effects of electrolyte concentration was not fully realized during the course of titrations. Both models described experimental data obtained from continuous and batch titrations well over a range of ionic strengths. Model A is more simpler than model V but adaptes more fitted parameters. Thus, the observed change in apparent binding constants with surface charge is regarded solely due to electrostatic influences rather than functional group heterogeneity. However, Model V is more mechanistically realistic in a number of discrete ligand binding sites.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.17 no.3
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• pp.245-265
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• 2004

This study was to compare the geological occurrences and geneses of the Myogi, Tsukinuno, Dobuyama and Kawasaki bentonite deposits distributed in the Tertiary sedimentary basins of NE Japan, and to compare the mineralogical and physicochemical properties of their bentonites. The Japanese bentonite deposits are mainly distributed in the Green-tuff region which was formed in Neogene. The shape of ore body of the Myogi, Tsukinuno and Kawasaki deposits formed by the diagenesis are layered and stratiform. In contrast to this, the Dobuyama deposit formed by hydrothermal alteration shows the cone shape. The mineralization age of four deposits are 1.8 ～ 21 Ha from Early Miocene to Pliocene. The Dobuyama bentonite with the highest montmorillonite content shows the highest surface area, CEC, MB adsorption, and strengths. The Tsukinuno bentonite with a little high montmorillonite content is characterized by strong alkalinity, high viscosity and swelling. The Kawasaki bentonite, the Na-Ca mixed type, shows higher viscosity and swelling than the Ca-type Dobuyama bentonite. The Myogi bentonite with the lowest montmorillonite content shows the properties of low viscosity, In adsorption, strengths and a little high CEC and surface area. The high CEC and surface area of this deposit is due to the sufficient occurrence of zeolite. A strong dispersion in the Na-type bentonite and a strong flocculation in the Ca-type bentonite took place, and both the types show a slow flocculation with time. The physicochemical properties of the bentonite are mainly controlled by the montmorillonite content, interlayer cations, and impurity minerals such as zeolite. But bentonites inconsistent to this factors are sometimes occurred. This is maybe due to the crystal chemistry such as layer charge of montmorillonite and crystal morphology of montmorillonite such as aspect ratio.