Kim, Eun-Gyu;Kim, Saet-Byul;Park, Eun-Duck;Kim, Sang-Wook
Clean Technology
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v.16
no.2
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pp.95-102
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2010
Sulfonic acid (-SO3H) functionalized mesoporous silica containing HMS, SBA 15(S15), MCM 41(M41) were synthesized by post-synthesis and co-condensation method. Their catalytic performance is tested by dehydration reaction of D-xylose to furfural. As a result, good conversion and selectivity was obtained using water as an environmentally friendly solvent. Additionally, increased amounts of sulfuric acid in catalysts resulted in improved conversion of D-xylose. All of the acid-functionalized mesoporous silica showed higher selectivity than other solid acids such as ${\gamma}-Al_{2}O_{3}$ and zeolite.
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.
It was investigated that effects of NaOH concentration on synthesis of mesoporous materials using municipal solid waste incinerator ash slag (MSWI-ash slag). In order to increase the purity and maximize the amount of extracted Si content the raw MSWI-ash slag was mechanically activated. Extraction of Si from the MSWI-ash slag was carried out by alkali treatment using concentrated NaOH solution, which varied from 1M to 4M. Physical properties (i.e., pore size, specific surface area and total pore volume) of the synthesized mesoporous silica were also evaluated as a function of NaOH concentration via BET, SEM, TEM and small-angle X-ray scattering analyses. Over the entire range of NaOH concentration investigated (i.e., 1-4M), the synthesized mesoporous materials were determined to be SBA-15, which exhibited a hexagonal structure with the pore size of approximately 7 nm. On the other hand, specific surface area and total pore volume increased with NaOH concentration up to 3M while the values decreased at 4M, indicating that the optimal NaOH concentration for the synthesized mesoporous silica was approximately 3M. Further comparison analysis between two conditions (3M versus 4M) showed that the decrease in two physical properties at 4M NaOH concentration was likely due to the potential inhibition by excess Na ions on the formation of mesophase and the consequent increase of pore wall thickness by remaining Si ions.
Titanium mesoporous materials have received increasing attention as a new photocatalyst in the field for photocatalytic degradation of organic compounds. The photocatalytic degradation of chlorothalonil by mesoporous titanium oxo-phoswhate (Ti-MCM) was investigated in aqueous suspension for comparison with $TiO_2$, (Degussa, P25) using as an effective photocatalyst of organic pollutants. Mesoporous form of titanium Phosphate has been prepared by reaction of sulfuric acid and titanium isopropoxide in the presence or n-hexadecyltrimethylammonium bromide. The XRD patterns of Ti-MCM are hexagonal phases with d-spacings of 4.1 nm. Its adsorption isotherm for chlorothalonil reached at reaction equilibrium within 60 min under dark condition with 28% degradation efficiency. The degradation ratio of chlorothalonil after 9 hours under the UV radiation condition (254 nm) exhibited 100% by Ti-MCM and 88% by $TiO_2$. However, these degradation kinetics in static state showed a slow tendency compared to that of stirred state because of a low contact between titanium matrices and chlorothalonil. Also, degradation efficiency of chlorothalonil was increased with decreasing initial concentration and with increasing pH of solution. As results of this study, it was clear that mesoporous titanium oxo-phosphate with high surface area and crystallinity could be used to photo- catalytic degradation of various organic pollutants.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.21
no.4
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pp.345-351
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2004
Highly ordered pure-silica MCM-41 materials possessing well-defined morphology have been successfully prepared with surfactant used as a template. The fabrication of mesoporous silica has received considerable attention due to the need to develop more efficient materials' for catalysis, separations, and chemical sensing. The surface modified MCM-41 was used as anadsorbent for biomolecules. Silica-supported organic groups and DNA adsorption on surface modified MCM-41 were investigated by FT-IR and UV-Vis spectrometer, respectively. The use of MCM-41 as the modification of electrode surfaces were investigated electrochemical properties of metal mediators with biomolecules. The modified ITO electrodes increased peak currents for a redox process of $[Ru(bpy)_3]^{2+}$ relative to the bare electrode. The electrochemical detection of DNA by cyclic voltammetry when the current is saturated in the presence of the mediator appeared more sensitive due to a higher catalytic current on the MCM-41 supported electrodes modified by carboxylic acid functional groups. The carboxyl or amine groups on the surface of MCM-41 interact and react with the $-NH_2$ groups of guanine and backbone, respectively. Highly ordered mesoporous materials with organic groups could find applications as DNA sensors.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.08a
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pp.222-222
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2012
Metal oxide gas sensors based on semiconductor type have attracted a great deal of attention due to their low cost, flexible production and simple usability. However, most works have been focused on n-type oxides, while the characteristics of p-type oxide gas sensors have been barely studied. An investigation on p-type oxides is very important in that the use of them makes possible the novel sensors such as p-n diode and tandem devices. Monoclinic cupric oxide (CuO) is p-type semiconductor with narrow band gap (~1.2 eV). This is composed of abundant, nontoxic elements on earth, and thus low-cost, environment-friendly devices can be realized. However, gas sensing properties of neat CuO were rarely explored and the mechanism still remains unclear. In this work, the neat CuO layers with highly ordered mesoporous structures were prepared by a template-free, one-pot solution-based method using novel ink solutions, formulated with copper formate tetrahydrate, hexylamine and ethyl cellulose. The shear viscosity of the formulated solutions was 5.79 Pa s at a shear rate of 1 s-1. The solutions were coated on SiO2/Si substrates by spin-coating (ink) and calcined for 1 h at the temperature of $200{\sim}600^{\circ}C$ in air. The surface and cross-sectional morphologies of the formed CuO layers were observed by a focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM) and porosity was determined by image analysis using simple computer-programming. XRD analysis showed phase evolutions of the layers, depending on the calcination temperature, and thermal decompositions of the neat precursor and the formulated ink were investigated by TGA and DSC. As a result, the formation of the porous structures was attributed to the vaporization of ethyl cellulose contained in the solutions. Mesoporous CuO, formed with the ink solution, consisted of grains and pores with nano-meter size. All of them were strongly dependent on calcination temperature. Sensing properties toward H2 and C2H5OH gases were examined as a function of operating temperature. High and fast responses toward H2 and C2H5OH gases were discussed in terms of crystallinity, nonstoichiometry and morphological factors such as porosity, grain size and surface-to-volume ratio. To our knowledge, the responses toward H2 and C2H5OH gases of these CuO gas sensors are comparable to previously reported values.
Sung Soo Park;Mi-Ra Kim;Weontae Oh;Yedam Kim;Yeeun Lee;Youngeon Lee;Kangbeom Ha;Dojun Jung
Journal of Adhesion and Interface
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v.24
no.4
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pp.136-142
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2023
In this study, TEOS was used as a silica source, and a triblock copolymer (P123) was used as a template to produce mesoporous silica with a well-ordered hexagonal mesopore array through a self-assembly method and hydrothermal process under acidic condition. (Surfactant-extracted SBA-15). Surfactant-extracted SBA-15 showed the particle shape of a short rod with a size of approximately 980 nm. The surface area and pore diameter were 730 m2g-1 and 70.8 Å, respectively. Meanwhile, aminosilane (3-aminopropyltriethoxysilane, APTES) was grafted into the mesopores using a post-synthesis method. Mesoporous silica (APTES-SBA-15) modified with aminosilane had a well-ordered pore structure (p6mm) and well-maintained the particle shape of short rods. The surface area and pore diameter of APTES-SBA-15 decreased to 350 m2g-1 and 60.7 Å, respectively. APTES-modified mesoporous silica was treated with a solution of rare earth metal ions (Eu3+, Tb3+) to synthesize a mesoporous silica material in which rare earth metal complexes were introduced into the mesopores. (Eu/APTES-SBA-15, Tb/APTES-SBA-15) These materials exhibited characteristic photoluminescence spectra by λex=250 nm. (5D4→7F5 (543.5 nm), 5D4→7F4 (583.5 nm), 5D4→7F3 (620.2 nm) transitions for Tb/APTES-SBA-15; 5D0→7F0 (577.7 nm), 5D0→7F1 (592.0 nm), 5D0→7F2 (614.9 nm), 5D0→7F3 (650.3 nm) and 5D0→7F4 (698.5 nm) transitions for Eu/APTES-SBA-15)
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.429-429
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2016
Organolead halide perovskite have attracted much attention over the past three years as the third generation photovoltaic due to simple fabrication process via solution process and their great photovoltaic properties. Many structures such as mesoporous scaffold, planar heterojunction or 1-D TiO2 or ZnO nanorod array structures have been studied to enhance performances. And the photovoltaic performances and carrier transport properties were studied depending on the cell structures and shape of perovskite film. For example, the perovskite cell based on TiO2/ZnO nanorod electron transport materials showed higher electron mobility than the mesoporous structured semiconductor layer due to 1-D direct pathway for electron transport. However, the reason for enhanced performance was not fully understood whether either the shape of perovskite or the structure of TiO2/ZnO nanorod scaffold play a dominant role. In this regard, for a clear understanding of the shape/structure of perovskite layer, we applied anodized aluminum oxide material which is good candidate as the inactive scaffold that does not influence the charge transport. We fabricated vertical one dimensional (1-D) nanostructured methylammonium lead mixed halide perovskite (CH3NH3PbI3-xClx) solar cell by infiltrating perovskite in the pore of anodized aluminum oxide (AAO). AAO template, one of the common nanostructured materials with one dimensional pore and controllable pore diameters, was successfully fabricated by anodizing and widening of the thermally evaporated Al film on the compact TiO2 layer. Using AAO as a scaffold for perovskite, we obtained 1-D shaped perovskite absorber, and over 15% photo conversion efficiency was obtained. I-V measurement, photoluminescence, impedance, and time-limited current collection were performed to determine vertically arrayed 1-D perovskite solar cells shaped in comparison with planar heterojunction and mesoporous alumina structured solar cells. Our findings lead to reveal the influence of the shape of perovskite layer on photoelectrical properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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