• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권4호
• /
• pp.702-707
• /
• 2012

지난 수십 년간 다양한 산업에서 사용된 유독 화학물질은 심각한 환경오염을 초래했다. 그리고 이산화탄소나 메탄가스 같은 부산물로 인해 지구 온난화를 가속화 시켰다. 그래서 현재 사용하고 있는 유기 용매를 대체할 새로운 환경친화적인 소재 개발의 중요성이 부각되고 있다. 이온성 액체는 비휘발성, 비가연성, 화학적 불활성과 같은 친환경적인 물성을 지니고 있다. 이 밖에도 넓은 전기화학적 범위, 높은 전기전도도, 넓은 열적 작용 범위 그리고 유기용매와의 높은 용해성과 같은 물성을 지니고 있어 합성용매, 촉매제, 가스추출제로서 각광받고 있는 물질이다. 이번 연구에서는 모폴린 계열의 이온성 액체인 N-ethyl-N-methylmorpholine Bromide, N-butyl-N-methylmorpholine Bromide, N-octyl-N-methylmorpholine Bromide, N-ethyl-N-methylmorpholine Tetrafluoroborate, N-butyl-N-methylmorpholine Tetrafluoroborate, N-octyl-N-methylmorpholine Tetrafluoroborate, N-ethyl-N-methylmorpholine Hexafluorophosphate, N-butyl-N-methylmorpholine Hexafluorophosphate, N-octyl-N-methylmorpholine Hexafluorophosphate를 합성하였다. 합성물의 녹는점, 분해 온도, 전기화학적 안전성은 각각 DSC, TGA, CV로 측정하였다. 할로겐 음이온($Br^-$)을 지닌 이온성 액체는 대체로 높은 온도($150{\sim}200^{\circ}C$)에서 녹는점 갖고, 비교적 낮은 열분해 온도($200{\sim}230^{\circ}C$), 좁은 전기화학적 안전성(3.4~3.6 V)을 보였다. 반면에 무기 음이온($BF_4^-$, $PF_6^-$)을 지닌 이온성 액체들은 비교적 낮은 온도($50{\sim}110^{\circ}C$)에서 녹는점을 가졌고, 높은 열분해 온도($250{\sim}380^{\circ}C$), 넓은 영역에 걸친 전기화학적 안전성(6.1~6.3 V)을 보였다. 뿐만 아니라 동일한 음이온에서도 양이온의 탄소 사슬의 길이에 따라 물성이 상이함을 확인할 수 있었다. 이번 연구를 통해 얻은 자료들은 이온성 액체의 상용화에 밑거름이 될 것이다.

• 자원환경지질
• /
• 제41권1호
• /
• pp.15-32
• /
• 2008

강화 석모도 지역 석모도 온천수의 영족기체와 온천수의 지화학적 진화와 기원을 해석하고 온천수의 지화학적 특성을 규명하기 위해 온천수, 지하수, 지표수의 수리화학, 안정 동위원소, 영족기체 동위원소 분석이 이루어졌다. 온천수와 지하수의 pH는 각각 $6.42{\sim}6.77,\;6.01{\sim}7.71$로 약산성을 보이고 있다. 석모도 온천 지역의 온천수의 유출수온은 $43.3{\sim}68.6^{\circ}C$이다. 온천수의 전기전도도는 $60,200{\sim}84,300{\mu}S/cm$으로 비교적 높은 값이며 석모도 온천수가 해수와 혼합되어졌음을 암시하고 있다. 석모도 온천수의 화학 조성은 Na-Ca-Cl형이다. 반면, 지하수와 지표수는 각각 Na(Ca)-$HCO_3$, Na(Ca)-$SO_4$형과 Ca-$HCO_3$ 형으로 구분된다. 석모도 온천수의 산소와 수소 동위원소비는 각각 $-4.41{\sim}-4.47%o$와 $-32.0{\sim}-33.5%o$로 순환수 기원이다. 지하수에서의 산수 수소 동위원소비는 각각 $-7.07{\sim}-8.55%o,\;-50.24{\sim}-59.6%o$이다. 석모도 온천수에 $^{18}O$와 $^2H$가 부화된 특성은 온천수가 담수와 해수의 혼합대에서 유래되었음을 암시하고 있다. 석모도 온천수 중의 황산염이온의 황 동위원소비는 $23.1{\sim}23.5%o$로 이 지역 해수의 황 동위원소비(20.2%o)와 유사하다. 이는 온천수의 황이 해수의 황산염으로부터 유래되었음을 의미한다. 석모도 온천수의 $^3He/^4He$ 비는 $1.243{\times}10^{-6}{\sim}1.299{\times}10^{-6}cm^3STP/g$로 온천수 중의 He 가스가 부분적으로 맨틀에서 유래되었음을 보여준다. 온천수에서의 아르곤 동위원소비$(^{40}Ar/^{36}Ar=298{\times}10^{-6})cm^3STP/g$는 대기기원의 값을 보인다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권4호
• /
• pp.708-712
• /
• 2012

이온성 액체는 일반적으로 거대 헤테로 고리 양이온과 무기 음이온으로 이루어진 염으로, 상온에서 액체로 존재한다. 따라서 이온성 액체의 물성은 양이온과 음이온의 종류, 알킬기의 수에 영향을 받으므로 그 조합에 의해 이온성 액체 각각의 물성이 달라진다. 또한 비휘발성, 열적 안정성, 넓은 전기 화학적 범위를 가지므로 기존의 유기용매를 대체할 주목할 만한 청정 용매(Green solvent)이다. 본 연구에서는 1-Butyl-3-methylimidazolium bromide ([BMIM][Br]), 1-butyl-3-methylimidazolium Chloride ([BMIM][Cl]), 1-butyl-3-methylimidazolium iodide ([BMIM][I]) 그리고 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([BMIM][$BF_4$])을 합성하였으며, 그 중 [BMIM][Br], [BMIM][I], [BMIM][$BF_4$]의 밀도, 점도, 굴절률, 열용량과 이온전도도를 293.2~323.2 K의 온도범위에서 측정하였다. 밀도와 굴절률은 [BMIM][I]가 세 이온성 액체 중 가장 높았으며, 점성은 [BMIM][Br]가 가장 높았다. 열용량은 [BMIM][Br]보다 [BMIM][$BF_4$]가 높았으며, 이온 전도도는 [BMIM][I]보다 [BMIM][$BF_4$]가 더 높았다.

• 전기화학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.145-152
• /
• 2010

본 연구에서는 organophosphate를 기반으로 한 과불소화된 아크릴레이트 가교제를 사용하여 제조한겔 고분자 전해질의 이온 전도도 및 전기화학적 특성을 평가하였다. 과불소화된 아크릴레이트 가교제를 사용하여 만든 겔 고분자 전해질은 액체전해질의 함량이 최대 97 wt%까지 안정한 겔 상태를 유지하였다. 본 연구에서 제조한 겔 고분자 전해질의 이온전도도는 $30^{\circ}C$에서 $1.0\;{\times}\;10^{-2}\;S/cm$의 값을 가졌다. 또한 전기화학적 안정성 테스트에서도 약 4.5V로 이상까지 산화에 의한 열화가 없이 안정하였다. 합성된 겔고분자 전해질을 리튬이온 고분자 전지에 적용하여 그 활용성을 평가하였다. 양극으로는 $LiCoO_2$를 사용하였으며 음극으로는 카본을 사용하였다. 이렇게 만든 리튬이온 고분자 전지는 0.1C에서 136.11 mAh/g의 용량으로 이론용량과 거의 비슷한 값을 나타내었으며, 2C 방전에서도 초기 용량의 91%를 유지하였다. 또한 500번의 충방전 후에도 초기 용량의 70%정도의 용량을 유지하였다.

• Macromolecular Research
• /
• 제13권4호
• /
• pp.314-320
• /
• 2005

Crosslinked poly(vinyl alcohol) (PVA) membranes were prepared at various crosslinking temperatures using poly(acrylic acid-co-maleic acid) (PAM) containing different PAM contents. The thermal properties of these PVA/PAM membranes prepared at various reaction temperatures were characterized using differential scanning calorimetry (DSC). The proton conductivity and methanol permeability of PVA/PAM membranes were then investigated as PAM content was varied from 3 to 13 wt%. It was found that the proton and methanol transport were dependent on PAM content in their function both as crosslinking agent and as donor of hydrophilic -COOH groups. Both these properties decreased monotonously with increasing PAM concentration. The proton conductivities of these PVA/PAM membranes were in the range from $10^{-3}\;to\;10^{-2}S/cm$ and the methanol permeabilities from $10^{-7}\;to\;10^{-6}cm^{2}/sec$. In addition, the effect of operating temperature up to $80^{\circ}C$ on ion conductivity was examined for three selected membranes: 7, 9 and 11 wt% PAM membranes. Ion conductivity increased with increasing operating temperature and showed and S/cm at $80^{\circ}C$, respectively. The effects of crosslinking and ionomer group concentration were also examined in terms of water content, ion exchange capacity (IEC), and fixed ion concentration. In addition, the number of water molecules per ionomer site was calculated using both water contents and IEC values. With overall consideration for all the properties measured in this study, $7{\sim}9\;wt%$ PAM membrane prepared at $140^{\circ}C$ exhibited the best performance. These characteristics of PVA/PAM membranes are desirable in applications related to the direct methanol fuel cell (DMFC).

• 한국재료학회지
• /
• 제13권8호
• /
• pp.543-549
• /
• 2003

In order to investigate the thermoelectric properties of $Zn_{k}$ $In_2$$O_{ 3＋k}$ homologous compounds, the samples of $Zn_{k}$ /$In_2$$O_{3＋k}$ / (k = integer between 1 and 9) were prepared by calcining the mixed powders of ZnO and $In_2$$O_3$fellowed by sintering at 1823 K for 2 hours in air, and their electrical conductivities and Seebeck coefficients were measured as a function of temperature in the range of 500 K to 1150 K. X-ray diffraction analysis of the sintered samples clarified that single-phase specimens were obtained for $Zn_{k} /$In_2$$O_{3＋k}$ with k = 3, 4, 5, 7, 8, 9. Electrical conductivity of the $Zn_{k}$ $In_2$$O_{3＋k}$ / decreased with increasing temperature, and decreased with increasing k for k $\geq$ 3. The Seebeck coefficient was negative at all the temperatures for all compositions, confirming that $Zn_{k}$ $In_2$$O_{3＋k}$ / is an n-type semiconductor. Absolute values of the Seebeck coefficient increased linearly with increasing temperature and increased with increasing k for k $\geq$ 3. The temperature dependence of the Seebeck coefficient indicated that Z $n_{k}$I $n_2$ $O_{3＋k}$ could be treated as an extrinsic degenerate semiconductor. Figure-of-merits of Z $n_{k}$I $n_2$ $O_{3＋k}$ were evaluated from the measured electrical conductivity and Seebeck coefficient, and the reported thermal conductivity. Z $n_{7}$ I $n_2$ $O_{10}$ has the largest figure-of-merit over all the temperatures, and its highest value was $1.5{\times}$10$^{-4}$ $K^{-1}$ at 1145 K.5 K.

• 광물과 암석
• /
• 제33권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 2020

고압 환경에서 규산염 용융체의 원자 구조에 대한 정보는 지구 내부 마그마의 열전도율이나 주변 암석과의 원소 분배계수와 같은 이동 물성을 이해하는 단서를 제공한다. 규소의 전자 구조는 규산염 다면체 주변의 산소 원자 분포와 연관성을 가질 것으로 예상되나, 이 사이의 상관관계가 명확하게 밝혀져 있지 않다. 본 연구는 SiO₂의 고밀도화에 따른 규소의 전자 구조 변화의 미시적인 기원을 규명하기 위해 SiO₂ 동질이상의 규소 부분 상태 밀도와 L₃-edge X-선 흡수분광분석(X-ray absorption spectroscopy; XAS) 스펙트럼을 계산하였다. 규소의 전도 띠 영역에서 전자 구조는 결정 구조에 따라서 변화하였다. 특히 d-오비탈은 108, 130 eV 영역에서 배위 환경에 따른 뚜렷한 차이를 보였다. 계산된 XAS 스펙트럼은 규소 전도 띠의 s,d-오비탈에서 기인하는 피크를 보였으며, 결정 구조에 따라 s,d-오비탈과 유사한 양상으로 변화했다. 계산된 석영의 XAS 스펙트럼은 SiO₂ 유리의 XR S 실험 결과와 유사하였으며 규소 주변 원자 환경이 비슷하기 때문으로 생각된다. XAS 스펙트럼을 수치화한 무게 중심 값은 Si-O 결합 거리와 밀접한 상관관계를 가지며 이로 인하여 고밀도화 과정에서 체계적으로 변화한다. 본 연구의 결과는 Si-O 결합 거리에 민감한 규소 L_2,3-edge XRS가 규산염 유리 및 용융체의 고밀도화 기작을 규명하는 과정에서 유용하게 적용될 수 있음을 지시한다.