• Advances in nano research
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• 제14권6호
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• pp.507-519
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• 2023

Postsurgical infections are caused by implant-related pathogenic microorganisms that lead to graft rejection. Hence, an intrinsically antibacterial material is required to produce a biocompatible biomaterial with osteogenic properties that could address this major issue. Hence, this current research aims to make strontium-doped hydroxyapatite nanorods (SrHANRs) via an ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA)-enable microwave mediated method using Anodontia alba seashells for biomedical applications. This investigation also perceives that EDTA acts as a soft template to accomplish Sr-doping and mesoporous structures in pure hydroxyapatite nanorods (HANRs). The X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) analysis reveals the crystalline and mesoporous structures, and Brunauer-Emmett-Teller (BET) indicates the surface area of all the samples, including pure HANRs and doped HANRs. In addition, the biocidal ability was tested using various implant-related infectious bacteria pathogens, and it was discovered that Sr-doped HANRs have excellent biocidal properties. Furthermore, toxicity evaluation using zebrafish reports the non-toxic nature of the produced HANRs. Incorporating Sr²⁺ ions into the HAp lattice would enhance biocompatibility, biocidal activity, and osteoconductive properties. As a result, the biocompatible HANRs materials synthesized with Sr-dopants may be effective in bone regeneration and antibacterial in-built implant applications.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.631-640
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• 2023

This study selected Eco-AZ91 MgH₂, which shows high enthalpy as a material for this purpose, as the basic material, and analyzed the change in characteristics by synthesizing TiNi as a catalyst to control the thermodynamic behavior of MgH₂. In addition, the catalyst dispersion technology using graphene oxide (GO) was studied to improve the high-temperature aggregation phenomenon of Ni catalyst and to secure a source technology that can properly disperse the catalyst. XRD, SEM, and BET analysis were conducted to analyze the metallurgical properties of the material, and TGA and DSC analysis were conducted to analyze the dehydrogenation temperature and calorific value, and the correlation between MgH₂, TiNi catalyst, and GO reforming catalyst was analyzed. As a result, the MgH₂-5 wt% TiNi at GO composite could lower the dehydrogenation temperature to 478-492 K due to the reduction of the catalyst aggregation phenomenon and the increase in the reaction specific surface area, and an experimental result for the catalyst dispersion technology by GO could be ensured.

• 신재생에너지
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• 제20권1호
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• pp.135-144
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• 2024

The present study investigated waste medium from a domestic shiitake mushroom farm, which was pyrolyzed to produce biochar. The yield rate of the biochar was compared after exposure to various pyrolysis temperature conditions, and the characteristics of the produced biochar were analyzed. The present study focused on the carbon dioxide (CO₂) adsorption capacity of the resulting biochar. The CO₂ adsorption capacity exhibited a correlation with the pyrolysis temperature of the biochar, with increasing temperatures resulting in higher CO₂ adsorption capacities. Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis showed that the CO₂ adsorption capacity was related to the surface area and pore volume of the biochar. Calcium is added to the process of producing mushroom medium. Experiments were performed to investigate the CO₂ adsorption capacity of the biochar from the waste medium with the addition of calcium. In addition, CO₂ adsorption experiments were conducted after the pyrolysis of kenaf biochar with the addition of calcium. The results of these experiments show that calcium affected the CO₂ adsorption capacity.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권1호
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• pp.17-28
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• 2018

본 연구에서는 당화 공정 중 축합된 구조로 발생되는 고형 부산물인 황산리그닌(Sulfuric acid lignin; SAL)의 나노 세공 탄소 소재로의 활용 가능성을 살펴보고자 수산화칼륨 촉매를 투입하여 $750^{\circ}C$에서 1 h 동안 고온 촉매 활성화 공정을 진행하였다. 이때 타 바이오매스 시료 유래 활성탄과의 물성 비교를 위해 코코넛셸(CCNS), 소나무(Pinus), Avicel로부터 각각 같은 방법으로 활성탄을 제조하였으며 화학 조성과 결합 구조, 표면 및 기공 분포 특성을 분석하였다. 열중량 분석 결과 최종 온도 $750^{\circ}C$에서 잔존 고형분 함량은 SAL > CCNS > Pinus > Avicel 순서였으며 이 경향은 활성화 공정 후 생성된 활성탄의 수율 순서와 동일하였다. 특히, SAL 유래 활성탄은 탄소 함량이 91.0%, $I_d/I_g$ peak ratio가 4.2로 가장 높게 나타났으며 이는 높은 탄소 고정성과 더불어 비정질의 거대 방향족 구조층이 형성되었음을 의미한다. 또한 제조된 활성탄은 모두 최초 시료의 비표면적($6m^2/g$)과 기공 부피($0.003cm^3/g$)에 비해 촉매 활성화 공정 후 각각 $1065{\sim}2341m^2/g$, $0.412{\sim}1.270cm^3/g$로 크게 증가하였으며 이 중 SAL 유래 활성탄의 표면 변화율이 가장 크게 나타났다. 이후 3종의 유기 오염물질(페놀, 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 카보퓨란)에 대한 제거율을 평가해보았을 때 모든 활성탄에서 표준 용액 100 ppm 대비 90 mg/g 이상의 높은 흡착 능력을 보였다. 따라서 축합된 구조인 SAL으로부터 고비표면적의 나노 세공 활성탄 제조가 가능할 뿐만 아니라 추후 유기 오염 물질 제거를 위한 카본 필터의 친환경 흡착 소재로 활용가능성이 높을 것으로 기대된다.

• 한국광물학회지
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• 제31권1호
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• pp.47-55
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• 2018

활석은 T-O-T 구조의 함수 마그네슘 층상규산염 광물로서, 화학적 안정성과 흡착성 등의 특성을 가지고 있어 다양한 산업분야에서 첨가제, 코팅제 등으로 활용되어 왔다. 최근 나노 복합체의 안정성 향상을 위한 첨가제로서 활석 나노입자가 각광받고 있다. 본 연구에서는 고에너지 볼 밀을 이용하여 기계적인 방법으로 활석 나노입자를 형성하고, 분쇄시간에 따른 입자크기 및 결정도의 변화를 알아보고자 하였다. X-선 회절 분석 결과, 분쇄가 진행됨에 따라 활석의 피크 폭이 점진적으로 증가하여 720분 분쇄 후, 활석은 비정질에 가까운 X-선 회절패턴을 보여준다. 레이저회절 입도 분석 결과, 약 $12{\mu}m$이었던 활석의 입도는 분쇄가 진행됨에 따라 약 $0.45{\mu}m$까지 감소하였으나, 120분 이상 분쇄를 진행하여도 뚜렷한 입도의 감소가 관찰되지 않았다. 반면, BET 비표면적은 분쇄 720분까지 꾸준히 증가하여, 분쇄에 따른 입도 또는 형태의 변화가 지속적으로 일어남을 지시한다. 주사전자현미경 및 투과전자현미경 관찰 결과, 720분 분쇄 후 약 100~300 nm 내외의 층상형 입자들이 마이크로 스케일의 응집체로 존재함을 확인하였다. 이와 같은 결과는 분쇄시간이 증가함에 따라 활석의 입자크기 및 형태는 지속적으로 변화하지만, 나노입자의 특성상 재응집이 일어나 마이크로 크기의 응집체를 형성하고 있음을 지시한다. 또한 활석의 분쇄에서 판의 크기, 즉 a축, b축 방향의 길이는 감소 한계가 존재하며, 분쇄가 진행될수록 판의 두께, 즉 c축 방향의 길이 감소가 주된 분쇄 메커니즘으로 생각된다. 본 연구의 결과는 나노 활석의 형성 메커니즘에 대한 이해를 고양할 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.606-612
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• 2022

실내 거주 시간이 늘어나면서 발생하는 CO₂를 인체에 무해한 농도인 1,000 ppmCO₂ 이하로 유지하기 위해 연구들이 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 저농도 CO₂흡착제로서 KOH와 K₂CO₃와 같은 알칼리성 첨가제를 상용 활성탄에 함침하여 사용하였다. 흡착된 CO₂ 양은열중량분석기(TGA)와 chamber(CO₂ IR analyzer)로평가하였다. 비표면적이 928.5 m²/g인 상용 활성탄(AC)은 KOH가 함침 된 KOH/AC(13.6 m²/g)와 K₂CO₃가 함침 된 K₂CO₃/AC(288.8 m²/g)보다 비표면적이 높았다. 챔버실험결과, AC는 CO₂를 거의 흡착하지 않았지만, KOH/AC와 K₂CO₃/AC는 각각 93.5 mg_CO2/g_sample 및 94.5 mg_CO2/g_sample 흡착하였다. 이것은 비표면적 및 미세기공의 부피에 의한 물리적인 흡착 영향보다 알칼리성 활성점의 증가가 CO₂ 흡착에 더 유리하게 작용한 것으로 판단된다. KOH/AC와 K₂CO₃/AC의 재생성능은 chamber test 결과 대조군(K₂CO₃/Al+Si supports)과 비교했을 때 안정적으로 흡착 성능을 유지하는 것으로 나타났다(3회 반복 실험). 또한, KOH/AC와 K₂CO₃/AC는열중량분석기의절대습도 1%H₂O를고려한조건에서 145.7 mg_CO2/g_sample및 150 mg_CO2/g_sample로 나타났다. 따라서 KOH 및 K₂CO₃ 등과 같은 알칼리 성분의 함침은 상용 활성탄의 안정적인 흡착 및 재생 후 흡착성능을 나타내어, 실내 이산화탄소 저감을 위한 흡착제 개발에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 전기화학회지
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• 제12권3호
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• pp.263-270
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• 2009

레독스 흐름 전지의 전극으로 사용하기 위해 탄소펠트를 열처리와 산처리 방법으로 산화 개질하였다. 열중량 분석결과 열처리 또는 산처리에 의하여 탄소펠트의 섬유 표면에 고분자 물질이 제거되고 산소 관능기가 도입된 것을 확인할 수 있었으며 습식 방법인 산처리 방법보다 건식방법인 열처리 방법이 기계적 안정성을 유지하는데 효과적인 처리 방법으로 나타났다. XPS, 원소분석을 통하여 500$^{\circ}C$에서 4시간 열처리한 탄소펠트의 표면에 산소 관능기가 부가된 것을 확인하였으며 질소흡착실험에서 거의 없던 표면적이 96 $m^2/g$로 증가한 것을 알 수 있었다. CV실험 및 분극 실험을 수행한 결과 500$^{\circ}C$ 열처리 전극의 활성화 저항이 가장 낮게 나타났다. 산처리한 탄소펠트와 400$^{\circ}C$, 500$^{\circ}C$에서 열처리한 탄소펠트를 이용하여 바나듐 레독스 흐름 전지를 구성하고 충/방전 실험을 실시한 결과 충/방전 전압효율이 산처리 전극의 경우 86.6%, 400$^{\circ}C$ 열처리 전극의 경우 89.6%, 500$^{\circ}C$ 열처리 전극의 경우 90.6%로 500$^{\circ}C$ 열처리 전극이 가장 우수하였다.

• 폴리머
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• 제32권1호
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• pp.70-76
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• 2008

UV 조사방법으로 poly(ethersulfone) PES 막에 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid(BTCA)를 그래프트 공중합하고, 이를 아민화시켜 PES 음이온교환막을 합성하였으며, 이들의 구조 및 특성을 확인하였다. PES 음이온교환막의 그래프트율과 아민화율은 반응 시간에 따라 증가하였으며, 80분에서 최대 134%, 1.20 mmol/g이었다. PES 음이온교환막의 초기 열분해온도는 $400^{\circ}C$로 표면개질반응이 진행됨에 따라 감소하였다. PES 음이온교환막의 접촉각은 아민화율이 증가함에 따라 $68.1^{\circ}{\sim}40.2^{\circ}$로 감소하였으며, 함수율과 이온교환용량은 UV 조사시간이 증가함에 따라 80분까지 선형적으로 증가하였다. 또한 막의 평균 기공의 크기와 비표면적은 PES 막, PES-g-BTCA 공중합체막, PES 음이온교환막의 순이었으며, 평균기공 크기값은 624.8, 359.7, 138.5 ${\AA}$, 비표면적은 10.1, 9.7, 1.7 $m^2/g$이었다.

• 자원환경지질
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• 제46권3호
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• pp.221-234
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• 2013

국내 이산화탄소 지중저장 후보지인 포항분지의 심부 대수층 구성하고 있는 사암과 이암을 대상으로 초임계$CO_2$ 반응에 의한 암석의 지화학적/광물학적 풍화를 규명하는 실험을 실시하였다. 고압셀 장치를 사용하여 실험실 규모의 $CO_2$ 지중저장 조건을 모사하였으며, 시추한 포항분지 암석이 미고결 상태임을 감안하여 암석시료는 입자상으로 분쇄하여 시료 30 g과 지하수 100 ml를 고압셀(200 ml 용량)에 넣고 100 bar, $50^{\circ}C$ 조건에서 총 60일 동안 반응시켜, 초임계$CO_2$ 주입 시 포항분지 심부 사암층과 이암층 내에서 발생하는 초임계$CO_2$-암석-지하수반응을 재현하였다. 반응 후 10일, 30일, 60일 간격으로 시료를 회수하여 암석의 지화학적 풍화 정도를 정량화하기 위한 XRD(X-Ray Diffractometer), BET(Brunauer-Emmett-Teller) 분석을 실시하였고, 암석 슬랩($15mm{\times}40mm{\times}5mm$)을 같은 지중 조건에서 반응시켜 반응시간에 따른 지하수시료의 용존 이온 농도 변화를 ICP/OES로 분석하였다. XRD 분석결과, 초임계$CO_2$-암석-지하수반응에 의해 사암과 이암을 구성하는 광물 중 사장석과 정장석(기질의 장석류 포함)의 비율이 가장 크게 감소한 것으로 나타났다. 사암의 경우 점토광물인 일라이트, 스멕타이트, 황철석 비율이 증가하였으며, 이암의 경우 일라이트, 카오리나이트, 칼슘을 함유한 불소인회석 비율이 증가하였다. 반응시간에 따른 지하수 이온 농도 분석결과, 사암과 이암에서 방해석과 장석류의 용해가 가장 활발히 일어나 지하수 내 $Ca^{2+}$, $Na^+$농도가 증가하였다. $K^+$, $Si^{4+}$, $Mg^{2+}$ 같은 이온들의 농도는 반응시간 동안 증가와 감소를 반복하였는데, 이는 암석의 용해와 2차 광물의 침전이 함께 일어나고 있음을 의미한다. 사암과 이암 입자의 비표면적은 반응 60일 후까지 각각 $27.3m^2/g$과 $19.6m^2/g$에서 $28.6m^2/g$과 $26.6m^2/g$으로 증가하였으며, 미세공극의 평균 크기는 각각 $72.6{\AA}$, $96.7{\AA}$에서 $68.4{\AA}$과 $75.8{\AA}$으로 지속적으로 감소하여, 초임계$CO_2$-암석-지하수반응에 의해 입자 표면이 용해되면서 미세 공극들이 추가로 형성되어 비표면적이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 포항분지 사암에 $CO_2$를 지중 주입하는 경우, 암석의 용해 및 침전반응에 의한 대상암석의 물성변화가 지중저장의 효율성과 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 입증하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권2호
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• pp.54-61
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• 2012

In this study, the adsorption of $Cu^{2+}$ from aqueous solution by the biochar derived from woody biomass at different pyrolysis temperatures has been investigated. The woody biomass wastes used in this study were branch of willow ($Salix$ $koreensis$ $Andersson$) and bark of chestnut ($Castanea$ $crenata$ $var.$ $dulcis$). Three biochar samples prepared by heating each biomass at temperature of $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, and $700^{\circ}C$were tested for the adsorption capacity of Cu. Also the physicochemical properties of the developed biochars were studied using different characterization techniques such as FT-IR, SEM, BET surface area, and cation exchange capacity (CEC). The adsorption of Cu could be well described by Langmuir model for both willow and chestnut biochars with $R^2{\geq}0.98$. The maximum adsorption capacities of the biochar produced at $700^{\circ}C$ from the Langmuir equation were found to be 12.5 mg $g^{-1}$ and 16.9 mg $g^{-1}$ for willow and chestnut, respectively. Chestnut biochar was found to interact more effectively with the active sites available for Cu, resulting higher removal of Cu(II) than wiloow biochar. Ion exchange and surface complexation found to be the main mechanisms involved in the adsorption process. This study demonstrated the feasibility of the biochars derived from woody biomass to be as a low-cost potential adsorbent for heavy metals as Cu(II) removal in aquatic system.