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한국공업화학회> 공업화학> 타이로신이 풍부한 펩타이드를 사용한 금 나노입자의 손쉬운 합성과 4-니트로페놀의 촉매 환원 응용

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타이로신이 풍부한 펩타이드를 사용한 금 나노입자의 손쉬운 합성과 4-니트로페놀의 촉매 환원 응용

Facile Synthesis of Gold Nanoparticles Using Tyrosine-Rich Peptide and Its Applications to Catalytic Reduction of 4-Nitrophenol

허윤미 ( Yun-mi Hur ) , 민경익 ( Kyoung-ik Min )
  • : 한국공업화학회
  • : 공업화학 32권1호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 02월
  • : 15-19(5pages)
공업화학

DOI


목차

1. 서 론
2. 실 험
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
감 사
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본 연구에서는 타이로신이 풍부한 펩타이드, Tyr-Tyr-Gly-Tyr-Tyr (YYGYY)를 환원제 및 안정화제로 사용하여 구형의 금 나노 입자의 간단한 합성 방법을 연구하였다. 펩타이드로 둘러싸인 구형의 다결정 금 나노 입자는 UV 조사 하에서 펩타이드 및 금속 전구체의 농도를 조절하여 3~15 nm 크기로 합성되었다. 합성된 금 나노 입자의 특성을 확인하기 위하여 투과 전자 현미경(TEM), 자외선-가시광선 분광광도계(UV-Vis spectroscopy), 주사 투과 전자 현미경 및 에너지 분산 X선 분광법(STEM-EDS), 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR), X선 회절 분석법(XRD)을 사용하여 분석하였다. 또한, 합성된 금 나노입자는 4-니트로페놀의 환원 반응을 통해 7.3 × 10-3 s-1의 반응속도 상수를 갖는 촉매 활성을 확인하였다.
In this study, we studied a facile method for the synthesis of stable and nearly spherical gold nanoparticles using a tyrosine- rich peptide, Tyr-Tyr-Gly-Tyr-Tyr (YYGYY), as both the reducing and capping agent. The peptide coated spherical and polycrystalline gold nanoparticles with diameters from 3 to 15 nm were successfully synthesized by varying the concentration of the peptide and metal precursor under UV irradiation. The nanoparticles were then characterized by transmission electron microscopy (TEM), UV-Vis spectroscopy, scanning transmission electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (STEM-EDS), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and X-ray diffraction (XRD). Furthermore, the catalytic activity of gold nanoparticles was confirmed by the reduction of 4-nitrophenol to 4-aminophenol, in which the catalytic reaction rate constant was 7.3 × 10-3 s-1.

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I410-ECN-0102-2022-500-000393267

간행물정보

  • : 공학분야  > 화학공학
  • : KCI등재
  • : SCOPUS
  • : 격월
  • : 1225-0112
  • : 2288-4505
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1990-2022
  • : 3954


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33권4호(2022년 08월) 수록논문
최근 권호 논문
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1바이오매스 활용 연료전지 열병합발전시스템을 위한 연료화 공정

저자 : 홍기훈 ( Gi Hoon Hong ) , 엄성현 ( Sunghyun Uhm ) , 황상연 ( Sangyeon Hwang )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 335-342 (8 pages)

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화석연료 사용 비중이 큰 농업분야에서는 최근 불안한 국제정제와 맞물린 에너지 가격 상승과 활발한 스마트팜 보급으로 전력사용량까지 증가하는 에너지 사용 패턴 변화로 새로운 국면을 맞고 있다. 따라서 친환경 분산형 전원으로 연료전지를 이용하며, 바이오매스를 직접 연료로 사용할 수 있는 연료전지 열병합발전 시스템은 농가에 열 및 전기에 너지를 동시에 공급할 수 있는 효과적인 에너지시스템으로 인식되고 있다. 본 총설 논문에서는 바이오매스, 특히 농업 부산물을 연료로 활용하기 위한 연료전지 기반의 열병합발전 시스템에 대한 공정 구성과 기술적 동향을 제시하고, 통합 연계공정 설계 시 고려해야 할 부분들을 논의하고자 한다.


In the agricultural sector where the fossil fuels are primary energy resources, the current global energy crisis together with the dissemination of smart farming has led to the new phase of energy pattern in which the electricity demand is growing faster particularly. Therefore, the fuel cell combined heat and power system, coupling the environmentally friendly fuel cell to biomass treatment and feeding, can be regarded as the most effective energy system in agriculture. In this mini-review, we discuss the R&D trend of the fuel cell combined heat and power system aimed at utilizing agricultural by-products as fuels and highlight the issues in terms of the process configuration and interconnection of individual processes.

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2리튬이온 전지용 분리막의 표면 개질 기술 및 연구 동향

저자 : 하성민 ( Seongmin Ha ) , 김대섭 ( Daesup Kim ) , 곽철환 ( Cheol Hwan Kwak ) , 이영석 ( Young-Seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 343-351 (9 pages)

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리튬이온 전지(lithium-ion batteries, LIBs)는 높은 에너지 밀도, 느린 자가방전율, 고율 충전 능력 및 긴 배터리 수명 등의 좋은 성능으로 촉망받는 에너지 저장 장치로 꼽힌다. 그러나 고에너지 밀도의 전기자동차 및 대형 디바이스 산업에서 이러한 LIBs의 적용은 큰 안전 문제를 일으키고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 열적 안정성 및 내재적 안전성이 높은 재료를 개발하는 것이 LIBs의 안정성 및 전기화학적 성능을 향상시키는 궁극적인 해결방법이다. 본 총설에서는 상용 분리막의 안정성 문제 극복을 위한 분리막의 표면 개질 기술을 소개하였으며 이를 이용하여 개질된 리튬이온 전지용 분리막을 활용한 연구 동향을 요약, 정리하였다. 또한 이를 기반으로 표면 개질에 따른 분리막에 대한 향후 전망을 논의하였다.


Lithium-ion batteries (LIBs) are considered promising energy storage devices with good performance such as high energy density, slow self-discharge rate, high rate charge capacity, and long battery life. However, the application of these LIBs in the high-energy density electric vehicle and large device industries poses a major safety problem. In order to solve this problem, developing a material having high thermal stability and intrinsic safety is the ultimate solution for improving the stability and electrochemical performance of LIBs. This review introduced a surface modification technology of a separator to overcome the stability problem of a commercial separator, and summarized and summarized the research trends using the modified separator for a lithium-ion battery. Based on this, the future prospects for the separator development by surface modification were discussed.

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3Recent Advances in the Removal of Radioactive Wastes Containing 58Co and 90Sr from Aqueous Solutions Using Adsorption Technology

저자 : Krishnapandi Alagumalai , Jeong Hyub Ha , Suk Soon Choi

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 352-366 (15 pages)

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Nuclear power plant operations for electricity generation, rare-earth mining, nuclear medical research, and nuclear weapons reprocessing considerably increase radioactive waste, necessitating massive efforts to eradicate radioactive waste from aquatic environments. Cobalt (58Co) and strontium (90Sr) radioactive elements have been extensively employed in energy generation, nuclear weapon testing, and the manufacture of healthcare products. The erroneous discharge of these elements as pollutants into the aquatic system, radiation emissions, and long-term disposal is extremely detrimental to humans and aquatic biota. Numerous methods for treating radioactive waste-contaminated water have emerged, among which the adsorption process has been promoted for its efficacy in eliminating radioactive waste from aquatic habitats. The current review discusses the adsorptive removal of radioactive waste from aqueous solutions using low-cost adsorbents, such as graphene oxide, metal-organic frameworks, and inorganic metal oxides, as well as their composites. The chemical modification of adsorbents to increase their removal efficiency is also discussed. Finally, the current state of 58Co and 90Sr removal performances is summarized and the efficiencies of various adsorbents are compared.

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4PVC-THF 용액에 비용매 첨가에 따른 PVC 박막의 표면 특성 분석

저자 : 이승규 ( Seung Gyu Lee ) , 문제철 ( Je Cheol Moon ) , 이원규 ( Won Gyu Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 367-372 (6 pages)

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폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC)-tetrahydrofuran (THF) 용액에 PVC 비용매의 첨가와 박막 건조 공정이 PVC 박막에 미치는 영향을 분석하였다. 사용된 비용매는 알코올과 비알코올계로 구성되었으며, 첨가에 따른 PVC 박막의 표면 거칠기와 표면 형상의 차별성에 따른 소수성 성질을 비교하였다. PVC-THF 용액 제조과정에 발생하는 용액 내 기포 함유가 박막의 표면 구조에 미치는 영향이 큼을 확인하였다. 상대적인 고농도 PVC-THF 용액에서 코팅 박막의 정상적 표면 물성을 구현하기 위하여 적절한 박막 건조법의 선택이 요구된다. 알코올계 비용매를 첨가할 경우 과립형 형상의 다공성 표면을 갖는 PVC 박막이 얻어져 초소수성 특성을 보인다. 비용매에 대한 PVC-THF 용액의 부피 비는 코팅 박막의 표면 형상에 영향을 주며, 비용매 첨가량이 많을수록 초소수성 PVC 박막을 형성하는 데 유리하다.


The effect of the addition of a polyvinylchloride (PVC) non-solvent to a PVC-tetrahydrofuran (THF) solution on the surface properties of the PVC thin film was analyzed. The non-solvents used were composed of alcohol-based and non-alcoholic ones. Surface morphologies of PVC thin films according to the addition of the non-solvent were compared. In addition, the hydrophobic properties relying on the surface characteristics were compared. The micro-bubbles generated in the preparation of PVC-THF solution affected the surface morphology of the thin film. In order to implement the normal surface physical properties of the coating thin film at the relatively high concentration of PVC-THF solution, the selection of appropriate drying method was required. When an alcohol-based non-solvent was added, a PVC thin film having a granular porous surface was obtained and exhibited super hydrophobic properties. The volume ratio of the PVC-THF solution to the non-solvent affects the surface shape of the coating thin film. The larger the amount of non-solvent was added, the more advantageous it was to form a super hydrophobic PVC thin film.

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5일부 목재의 연소 시 발생되는 연기의 위험성 평가

저자 : 정영진 ( Yeong-jin Chung ) , 진의 ( Eui Jin )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 373-380 (8 pages)

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본 연구에서는 화재 시 연기안전 등급 평가를 표준화하기 위해 Chung's equations 1, 2와 3을 확장하여 Chung's equations-Ⅴ인 연기성능지수-Ⅴ와 연기성장지수-Ⅴ를 산정하였다. 5종류의 목재를 선별하여 ISO 5660-1의 규격에 의한 콘 칼로리미터(cone calorimeter)법으로 연기지수들을 측정하였다. Chung's equation-Ⅵ에 따라 연기위험성지수-Ⅵ에 의한 연기위험성을 등급화 하였다. 연기위험성지수-Ⅵ는 PMMA(1) ≈ 단풍나무(1.01) < 물푸레나무(1.57) < 전나무(4.98) <오동나무(46.15) < 적삼목(106.26)의 순서로 증가하였다. 단풍나무, 물푸레나무의 연기위험성이 가장 낮고, 오동나무, 적삼목이 가장 높은 것으로 예측되었다. 시험편 5종의 일산화탄소 평균생성속도는 0.0009~0.0024 g/s으로 나타났으며, 이들 목재는 기준 물질인 polymethyl methacrylate보다 불완전연소 물질임을 나타내었다. 선정된 목재들의 연기특성은 체적밀도가 높을수록 연기성능지수-Ⅴ (SPI-Ⅴ)이 증가하였고, 연기위험성지수-Ⅵ (SRI-Ⅵ)가 감소하였다.


In this study, Chung's equations 1, 2, and 3 were extended to standardize smoke safety rating evaluation in case of fire, and Chung's equations-V, smoke performance index-V, and smoke growth index-V were calculated. Five types of wood were selected and their smoke indices were measured using the cone calorimeter method according to ISO 5660-1. The smoke risk was graded by the smoke risk index-VI according to Chung's equation-VI. Smoke risk index-VI increased in the order of PMMA (1) ≈ maple (1.01) < ash (1.57) < needle fir (4.98) < paulownia (46.15) < western red cedar (106.26). It was predicted that maple and ash had the lowest smoke risk, and paulownia and western red cedar had the highest. The five samples' CO mean production rate (COPmean) was 0.0009~0.0024 g/s, indicating that these woods were incompletely burned than the polymethyl methacrylate (PMMA) reference material. Regarding the smoke properties of the chosen woods, the smoke performance index-V (SPI-V) increased as the bulk density increased, and the smoke risk index-VI (SRI-VI) decreased.

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6탄소필러와 에스테르계 바인더가 전도성 페이스트의 반응성 및 PET 필름과의 접착특성에 미치는 영향

저자 : 심창업 ( Chang Up Shim ) , 구효선 ( Hyo Sun Ku ) , 김연철 ( Youn Cheol Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 381-385 (5 pages)

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유해화학물질의 감지 센서 개발을 위해 기재 필름과 전도성 페이스트의 접착 내구성 확보가 매우 중요하다. 본 연구에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름에 폴리아닐린/그래핀나노플레이트(grapheme nano plate, GNP) 페이스트를 코팅하여 접착 특성을 평가한 결과 cross cut 0B 또는 1B 등급으로 센서 적용에 문제가 있어 에스테르계 바인더를 이용하여 접착 특성 개선 연구를 수행하였다. 에스테르계 바인더가 10 wt% 이상 첨가되면 센서 적용이 가능한 cross cut 등급이 3B 이상을 나타내었다. 바인더의 과량 첨가는 전도성 페이스트의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있으며 실제로 황산에 대한 반응성이 감소함을 확인하였다. 전기적 특성 개선을 위해 카본블랙(carbon black, CB) 함량 변화 시험을 수행하였고 CB 2 wt%에서 최적의 전기적 특성을 보임을 확인하였다.


It is very important to secure the adhesion durability between the base film and the conductive paste for the development of a sensor for detecting hazardous chemicals. In this study, an ester binder was used to improve the adhesive properties which can be a problem when applying the sensor to the cross cut 0B or 1B grade. This problem was found while evaluating the adhesive properties by coating the polyaniline/graphene nano plate (GNP) paste on the polyethylene terephthalate (PET) film. When 10 wt% or more of the ester-based binder was added, the cross cut grade to which the sensor can be applied was 3B or higher. It was confirmed that the excessive addition of the binder may affect the electrical properties of the conductive paste and actually decrease the reactivity to sulfuric acid. To improve the electrical property, a carbon black (CB) content was varied resulting in the optimum electrical property observed at 2 wt% of CB.

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7실란 커플링제 옥틸트리메톡시실란에 의해 표면 개질된 탄산칼슘 나노입자가 에멀젼 및 기포 안정성에 미치는 영향

저자 : 임종주 ( Jong Choo Lim ) , 박기호 ( Ki Ho Park ) , 이정민 ( Jeong Min Lee ) , 신희동 ( Hee Dong Shin )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 386-393 (8 pages)

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본 연구에서는 실란 커플링제 옥틸트리메톡시실란(octyltrimethoxysilane, OTMS)을 사용하여 친수성 탄산칼슘(CaCO3) 나노입자의 표면을 개질하였으며, OTMS에 의한 CaCO3 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, DSC, XRD XPS 및 TGA 분석을 통하여 확인하였다. 또한 부유 시험과 접촉각 측정을 통하여 OTMS 농도가 CaCO3 나노입자의 표면 소수성 변화에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. 부유 시험 결과에 따르면 1 wt% OTMS 농도 조건에서 측정한 active ratio 값이 97.0 ± 0.5%로서, OTMS가 CaCO3 나노입자 표면을 매우 효율적으로 소수화 개질하는 실란 커플링제임을 알 수 있었다. 또한 OTMS로 개질된 CaCO3 나노입자 1 wt%를 함유하는 수용액에 대한 기포 안정성 측정 결과, OTMS 농도가 1 wt%인 조건에서 가장 안정한 기포가 생성되며, 접촉각은 91.8 ± 0.7°임을 확인하였다. 또한 동일한 1 wt% OTMS 농도 조건에서 에멀젼 입자 크기가 가장 작은 안정한 상태의 에멀젼이 형성됨을 확인하였다. 이러한 결과들은 OTMS로 개질된 CaCO3 나노입자가 다양한 산업 응용 분야에서 기포 안정화제 및 에멀젼 유화제로서 적용이 가능함을 의미하는 것이다.


In this study, the surface modification of calcium carbonate (CaCO3) nanoparticles by a silane coupling agent, octyltrimethoxysilane (OTMS), was investigated and characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and thermogravimetric analysis (TGA) analysis. Both floating tests and contact angle measurements were also conducted to study the effect of OTMS concentration on the hydrophobicity of CaCO3 nanoparticles. It was found that the active ratio for the CaCO3 nanoparticles modified by 1 wt% of OTMS was 97.0 ± 0.5%, indicating that OTMS is a very effective silane coupling agent in enhancing the hydrophobicity of the CaCO3 nanoparticle surface. The most stable foam was generated with 1 wt% of CaCO3 nanoparticles in aqueous solutions at 1 wt% of OTMS, where the contact angle of water was found to be 91.8 ± 0.7°. It was also found that the most stable emulsion drops were formed at the same OTMS concentration. These results suggest that CaCO3 nanoparticles modified by a silane coupling agent OTMS are a powerful candidate for a foam stabilizer or an emulsifier in many industrial applications.

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8보존제로서 선형 1,2-알킬아미노프로판디올의 합성과 항균활성

저자 : 차경온 ( Kyung-on Cha ) , 곽상운 ( Sang-woon Kwak ) , 정국인 ( Kook-in Jeong ) , 김영호 ( Young-ho Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 394-401 (8 pages)

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알킬 사슬의 탄소 수가 10개, 12개, 14개 및 16개인 직쇄상 1,2-알칸디올의 친수성을 향상할 목적으로 1,2-알킬아미노 프로판디올(1,2-alkylaminopropanediol, 1,2-AAP)의 합성을 설계하였다. 1,2-AAP는 40 °C 에탄올(ethanol) 용매에서 2 h동안 3-모노클로로-1,2-프로판디올(3-monochloro-1,2-propanediol, 3-MCPD)과 10, 12, 14 및 16의 탄소 수를 갖는 선형 알킬아민 화합물과의 반응에 의해 합성하였다. 합성한 4 종류 1,2-AAP의 수율과 순도는 각각 51~58%와 85~99% 범위인 것으로 나타났다. 정제된 페이스트 또는 고체 합성물로 pH 7까지 산(HCl)을 가하여 4 종류 1,2-AAP의 아민염을 제조한 다음, 용해성과 항균효과를 시험하였다. 물에 대한 용해 농도는 1,2-데실아미노프로판디올(1,2-decylaminopropanediol, 1,2-DAP)이 100%, 1,2-도데실아미노프로판디올(1,2-dodecylaminopropanediol, 1,2-DDAP)이 50%, 1,2-테트라데실아미노프로판디올(1,2-tetradecylaminopropanediol, 1,2-TDAP)이 0.1%이었으며, 1,2-헥사데실아미노프로판디올(1,2-hexadecylaminopropanediol, 1,2-HDAP)은 용해되지 않았다. 항균 효과는 알킬 사슬의 길이가 증가할수록 향상되었다. 응용을 위해 1,2-AAP가 적용된 로션(화장품 제형)에서 보존효과를 확인한 결과 0.005~0.2% 범위의 낮은 농도에서 매우 우수한 항균력을 보였다.


The synthesis of 1,2-alkylaminopropanediols (1,2-AAPs) was designed to improve the hydrophilicity of linear 1,2-alkanediols having 10, 12, 14, and 16 carbon atoms in the alkyl chain. 1,2-AAPs were synthesized by reacting 3-monochloro-1,2-propanediol (3-MCPD) with linear alkylamines having 10, 12, 14 or 16 carbon atoms in an ethanol solvent at 40° C for 2 h. The yield and purity of four types of 1,2-AAPs synthesized were found to be in the range of 51-58% and 85-99%, respectively. The amine salts of four types of 1,2-AAPs were prepared from a purified paste or solid compound by adding an acidic solution (HCl) to pH 7, and then their solubilities and antibacterial effects were tested. 1,2-decylaminopropanediol, 1,2-dodecylaminopropanediol, and 1,2-tetradecylaminopropanediol were all dissolved in water at concentrations of 100%, 50%, and 0.1%, respectively, however 1,2-hexadecylaminopropanediol was not. The antibacterial effect was improved as the length of the alkyl chain increased. As a result of confirming the preservative effect of the lotion (cosmetic formulation) applied with 1,2-AAP for application, it showed very strong antibacterial activity at low concentrations ranging from 0.005% to 0.2%.

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9실험계획법을 이용한 MOF-5 합성공정 최적화 연구

저자 : 이민형 ( Min Hyung Lee ) , 이상민 ( Sangmin Lee ) , 유계상 ( Kye Sang Yoo )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 402-407 (6 pages)

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실험계획법을 이용하여 MOF-5 합성공정의 최적화에 대한 연구를 수행하였다. 먼저 전구체의 농도를 최적화 하기 위하여 혼합물 설계법을 이용하였다. 합성에 사용되는 세 가지 전구체인 terephthalic acid, zinc acetate dihydrate, N,N-dimethylformamide의 농도비를 extreme vertices design methods로 최적화 하였다. MOF-5 합성을 위한 최적의 농도는 1 mol : 2.7 mol : 40 mol로 예측되었다. 이후, 온도, 시간 및 교반 속도와 같은 합성 반응 조건이 합성에 미치는 영향을 분석하기 위해 다단계 요인 설계법을 사용하였다. 수행된 통계 분석에 따라 교반 속도는 후속 연구에서 제외되었다. 합성 시간과 온도를 고려한 합성 공정 최적화는 중앙 조성 설계법을 이용하였다. 13번의 합성 실험을 통해 도출된 2차 모델 방정식을 이용하여 결과를 추정하였다. 설계에 사용된 모델에 의하면 119 °C 및 10.4 h 조건에서 합성된 MOF-5가 최대의 결정화도를 가지는 것으로 예측되었다.


Statistical design of experiments was used to optimize the MOF-5 synthesis process. A mixture design was employed to optimize precursor concentration. The optimal composition of three chemical materials, terephthalic acid, zinc acetate dihydrate, and N,N-dimethylformamide for MOF-5 synthesis was determined by extreme vertices design methods as follows; 1 mol : 2.7 mol : 40 mol. A multilevel factorial design was selected to screen the significance of synthesis reaction conditions such as temperature, time, and stirring speed. Statistical analysis results suggested excluding stirring speed from further investigation. Using a central composition design, the synthesis time and temperature were optimized. The quadratic model equation was derived from 13 synthesis experiments. The model predicted that MOF-5 synthesized at 119 °C for 10.4 h had the highest crystallinity.

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10ArcGIS based Analysis of Multiple Accident Areas Caused by Marine Plastic Litter in Republic of Korea

저자 : Bo-ram Kim , Young-kwon Park

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 4호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 408-418 (11 pages)

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Marine accidents involving the entanglement of marine litter have continued to increase, with over 300 to 400 cases per year according to the statistical agency. Entanglement of marine litter may also lead to large-scale marine accidents which cause capsizing and sinking, thereby further causing detrimental casualties and material damages, and thus exceptional attention and care are required. In this study, Incheon, Busan, and Geoje and Tongyeong were found to be the high-frequency locations for accidents, which were selected by considering the ArcGIS analysis about the marine accidents of entanglement of marine litter and the occurrence frequency by the standard. The characteristics of the multiple accident areas involving entanglement of marine litter were the coastal cities where fishing facilities or marine leisure related conditions were activated, with the port which handles much of the traffic of outbound and inbound vessels located nearby. Marine plastic pollution impacts not only the marine ecosystem and food chain, but also the hull and engine of ships, and may further pose threats to the safety of vessels and crews. It is necessary to find a common link between the relevant areas and to strive to remove the root causes of marine accidents by reducing marine litter.

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1알츠하이머병의 영상 진단을 위한 형광 프로브의 개발

저자 : 민창호 ( Changho Min ) , 하헌수 ( Heonsu Ha ) , 전종호 ( Jongho Jeon )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-9 (9 pages)

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알츠하이머병은 신경퇴행질환으로 뇌조직에서 발생하는 아밀로이드 베타(amyloid-β, Aβ) 펩타이드의 축적과 응집, 타우 단백질의 초인산화, 고농도의 특정 금속이온 축적에 의해 발병하는 것으로 알려져 있다. 현재까지 효과적인 치료제가 개발되지 못하였기 때문에, 알츠하이머병을 초기에 정확하게 진단하는 기술은 매우 중요하다. 알츠하이머병의 진단을 위해 개발된 다양한 기법 중 형광 프로브를 이용한 알츠하이머병의 바이오마커 영상화는 많은 연구자들의 관심을 받고 있다. 본 리뷰 논문에서는 최근 개발된 알츠하이머병 진단용 형광 프로브의 구조와, 체내 뇌 영상화에의 적용을 소개하고자 한다. 본 논문은 향후 새로운 프로브를 개발하고자 하는 연구자들에게 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

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2형광 단백질 mCherry-I202T의 pH 감응성 분석

저자 : 이상민 ( Sangmin Lee ) , 정민섭 ( Minsub Chung )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 10-14 (5 pages)

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DsRed에서 유래한 적색 형광 단백질들 중 하나인 mCherry는 GFP와 유사한 3차 구조를 가진 잘 알려진 적색 형광 단백질 중 하나이며, 수소결합 네트워크를 형성하고 있지 않아서 pH 변화에 민감하지 않다. 반면 mCherry의 발색단 근처에서 돌연변이를 야기 시켜 만든 mCherry-I202T는 mCherry 단백질의 202번째 아미노산인 이소루신(Ile)을 트레오닌(Thr)으로 치환함으로써 모체와는 다르게 추가적인 수소결합을 형성하여, 주위 pH에 더욱 민감하게 반응할 뿐 아니라 적색 편이된 형광을 보였다. 수소결합이 확장된 I202T의 pH 민감성을 검증하기 위해 산성과 염기성 pH 범위에서 I202T의 UV-vis 흡광 스펙트럼 변화와 가역성을 확인하고, 그를 pH sensor에 적용 가능한지 그 가능성을 검증하고자 하였다.

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3타이로신이 풍부한 펩타이드를 사용한 금 나노입자의 손쉬운 합성과 4-니트로페놀의 촉매 환원 응용

저자 : 허윤미 ( Yun-mi Hur ) , 민경익 ( Kyoung-ik Min )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 15-19 (5 pages)

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본 연구에서는 타이로신이 풍부한 펩타이드, Tyr-Tyr-Gly-Tyr-Tyr (YYGYY)를 환원제 및 안정화제로 사용하여 구형의 금 나노 입자의 간단한 합성 방법을 연구하였다. 펩타이드로 둘러싸인 구형의 다결정 금 나노 입자는 UV 조사 하에서 펩타이드 및 금속 전구체의 농도를 조절하여 3~15 nm 크기로 합성되었다. 합성된 금 나노 입자의 특성을 확인하기 위하여 투과 전자 현미경(TEM), 자외선-가시광선 분광광도계(UV-Vis spectroscopy), 주사 투과 전자 현미경 및 에너지 분산 X선 분광법(STEM-EDS), 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR), X선 회절 분석법(XRD)을 사용하여 분석하였다. 또한, 합성된 금 나노입자는 4-니트로페놀의 환원 반응을 통해 7.3 × 10-3 s-1의 반응속도 상수를 갖는 촉매 활성을 확인하였다.

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4DTO 반응에 미치는 SAPO-34 촉매의 식각 처리 효과

저자 : 송강 ( Kang Song ) , 윤영찬 ( Young-chan Yoon ) , 박주식 ( Chu-sik Park ) , 김영호 ( Young-ho Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 20-27 (8 pages)

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DTO (dimethyl ether to olefins) 반응에서 촉매의 수명 향상을 목적으로 SAPO-34 촉매의 식각 처리 효과를 연구했다. NH3 수용액은 HCl과 같은 강산 또는 NaOH와 같은 강알칼리 수용액과 비교하여 식각의 진행 정도를 제어할 수 있는 적절한 처리제였다. 따라서 NH3 수용액의 처리 농도와 시간을 변수로 하여 SAPO-34 촉매의 특성과 수명에 미치는 영향을 관찰하였다. NH3 수용액의 처리 농도 또는 시간이 증가함에 따라 SAPO-34 촉매 결정 면의 중심에서부터 침식이 진행되었으며, 점차적으로 산 점 농도와 산 세기가 감소하는 것으로 나타났다. 한편, 적절한 처리 조건에서 SAPO-34 촉매의 외부 표면적과 메조 세공 부피는 증가하는 것으로 나타났다. 처리 농도와 시간이 각각 0.05 M와 3 h일 때, 처리된 SAPO-34 촉매의 수명이 가장 우수했으며 처리 전 촉매와 비교하여 약 36% (DME 전환율 > 90% 기준)까지 크게 향상되었다. NH3 수용액을 이용한 온화한 처리과정에서 SAPO-34 촉매의 식각 진행에 대한 모형을 제안하였다.

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5SiO2/Ag 코어-쉘 나노입자의 합성 및 전도성 페이스트 적용

저자 : 심상보 ( Sang-bo Sim ) , 한종대 ( Jong-dae Han )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 28-34 (7 pages)

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SiO2/Ag 코어-쉘 나노입자를 수정된 Stöber 공정법과 물/dodecylbenzenesulfonic acid (DDBA)/cyclohexane의 역 미셀에서 acetoxime을 환원제로 사용하는 역 미셀 방법을 상호 조합하여 합성하였다. SiO2/Ag 코어-쉘은 UV-visible spectroscopy, XRD, SEM 및 TEM을 사용하여 구조, 형태 및 크기를 조사하였다. SiO2/Ag 코어-쉘의 나노입자 크기는 [물]/[DDBA]의 몰비(WR)의 값을 조절하여 제어할 수 있었다. SiO2/Ag 코어-쉘의 크기와 다분산성은 WR 값이 증가함에 따라 증가하였다. 비정질 SiO2 나노입자 위에 생성된 Ag 나노입자는 430 nm에서 강한 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 피크를 나타내었다. SPR 피크는 나노입자 크기의 증가에 따라 장파장으로의 적색 이동을 나타내었다. 합성된 SiO2/Ag 코어-쉘을 분산시켜 70 wt% 조성의 전도성 페이스트를 제조하고, 스크린 인쇄법으로 PET 필름에 코팅하여 전도성을 조사하였다. SiO2/Ag 코어-쉘 페이스트로 코팅된 필름은 상용 Ag 페이스트에 비하여 높은 460~750 μΩ/sq 영역의 표면저항을 나타내었다.

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6Sb 첨가에 따른 VWTi 촉매의 암모니아 선택적 촉매 환원(SCR)을 통한 질소산화물 저감

저자 : 김수빈 ( Su Bin Kim ) , 최경륜 ( Gyeong Ryun Choi ) , 신중훈 ( Jung Hun Shin ) , 홍성창 ( Sung Chang Hong )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 35-41 (7 pages)

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NH3-SCR에서 상용촉매로 사용되고 있는 VWTi (VOx/WO3-TiO2)는 300~400 ℃에서 우수한 탈질성능을 나타내지만 300 ℃ 이하 저온에서는 효율이 저하되는 문제가 있다. 저온 탈질효율을 높이기 위하여 promoter를 첨가한 촉매 연구는 꾸준히 진행되고 있으나 촉매의 저온 탈질효율 증진원인과 촉매특성에 관한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 VWTi에 Sb(antimony)를 첨가함으로써 300 ℃ 이하의 NH3-SCR 반응에서 탈질 성능이 10% 이상 증진되는 것을 확인하였고, 이 때 외부확산/내부확산에 의한 영향을 배제하고자 공간속도와 촉매입자 크기를 제어하였다. 또한 Sb의 첨가 유·무에 따른 촉매특성을 BET, TEM/EDS, O2-TPD, H2-TPR, DRIFTs 분석을 수행하여 고찰하였다. Sb의 첨가는 촉매의 표면 흡착 산소 종을 증가시켰으며, 이에 따라 저온에서 촉매의 산화·환원(redox) 특성이 증진되어 우수한 탈질성능을 나타내는 것으로 판단되었다.

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7열분해 연료유 및 PET 기반 활성탄을 이용한 NO 가스 센서의 감도 향상 연구

저자 : 곽철환 ( Cheol Hwan Kwak ) , 서상완 ( Sang Wan Seo ) , 김민일 ( Min Il Kim ) , 임지선 ( Ji Sun Im ) , 강석창 ( Seok Chang Kang )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 42-48 (7 pages)

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본 연구에서는 열분해 연료유를 이용하여 석유계 피치 기반 활성탄을 제조하였고, 이를 활용하여 일산화질소 가스검출 센서를 개발하였다. 피치의 분자량 증가를 위해 피치 합성 시 중합 반응을 촉진시키는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 첨가하였다. 피치의 분자량 증가는 피치 기반 활성탄의 비표면적 및 미세기공 부피 증가에 기여하였고, 이는 활성탄 기반 센서의 일산화질소 가스 검출 특성 향상시켰다. 또한 테레프탈레이트 첨가 피치를 사용할 때 활성탄의 표면 산소 관능기 및 전도성 변화를 확인하고 테레프탈레이트 첨가가 활성탄의 물성 및 일산화질소 가스 검출 특성에 미치는 영향을 분석하였다.

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8원격 플라즈마 중합된 메틸메타크릴레이트 필름의 분광학적 분석

저자 : 서문규 ( Kyu Seomoon )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 49-54 (6 pages)

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메틸 메타크릴레이트 분자를 전구체로 사용하여 원격 플라즈마 방식으로 중합체를 합성하는 반응에서 플라즈마 출력, 반응 압력 및 직접-간접 플라즈마 방식이 필름의 성장속도 및 화학결합 구조에 미치는 영향을 조사하였으며, FT-IR, XPS 등 분광학적 분석과 Langmüir 탐침을 사용한 플라즈마 특성 진단 결과와 함께 고찰하였다. 플라즈마 출력과 반응압력이 증가하면 성장속도가 증가하지만 특정 영역을 넘어서면 식각 효과와 잦은 충돌로 인해 활성화 효율이 낮아져 다시 감소하였다. 중합 필름의 FT-IR과 XPS 분석 결과, 필름 내 탄소/산소 조성비는 플라즈마 출력이 커질수록 증가하였으며, 탄화수소성 C-C 탄소 조성비는 증가하는 반면 에스터성 COO 탄소 조성비는 감소하였다. 직접 플라즈마법이 간접 플라즈마법에 비해 필름의 성장속도는 2~5배 빠르지만, 전구체의 분자 구조를 유지하기 위해서는 간접 플라즈마법이 유리함을 확인하였다.

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9플라즈마 및 직접 기상 불소화에 따른 활성탄소섬유의 초산가스 흡착 특성

저자 : 이란은 ( Raneun Lee ) , 임채훈 ( Chaehun Lim ) , 김민지 ( Min-ji Kim ) , 이영석 ( Young-seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 55-60 (6 pages)

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실내 환경 오염물질인 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds)인 초산에 대한 핏치계 활성탄소섬유의 흡착 성능을 향상시키기 위해 불소화를 진행하였다. 불소화에는 플라즈마 불소화와 직접 기상 불소화법을 사용하였으며, 두 가지 방식으로 불소화한 활성탄소섬유의 초산가스 흡착 성능을 고찰하였다. 불소가 도입된 활성탄소섬유의 표면 특성을 알아보기 위하여 X선 광전자 분광법(XPS)을 분석하였고 그 기공특성은 77K 질소 흡착법을 통하여 분석하였다. 초산가스의 흡착 성능은 가스 크로마토그래피를 통하여 측정하였으며, 플라즈마 불소화 된 활성탄소섬유의 파과시간이 790 min으로 650 min인 미처리 활성탄소섬유에 비해 파과시간이 지연되었음을 확인할 수 있으나, 직접 기상 불소화 표면처리한 활성탄소섬유의 파과시간은 390 min으로 오히려 흡착성능이 저해되었다. 이는 플라즈마 불소화 된 활성탄소섬유는 그 비표면적의 변화 없이, 표면에 도입된 불소 관능기가 초산가스(CH3COOH)와 정전기적 인력으로 흡착성능이 증가하였다. 반면, 직접 기상 불소화 된 활성탄소섬유는 그 비표면적이 55%까지 크게 감소하여 초산가스에 대한 물리적 흡착 효과가 현저히 감소하였다.

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10CCD-RSM을 이용한 시벅턴 오일의 탈색공정 최적화 및 자외선 흡수능력 평가

저자 : 홍세흠 ( Seheum Hong ) , 정윈페이 ( Yunfei Zheng ) , 이승범 ( Seung Bum Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 61-67 (7 pages)

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본 연구에서는 천연 오일인 시벅턴 오일의 천연 자외선 흡수제로의 사용 가능성을 알아보기 위하여 시벅턴 원유에 대한 흡착 탈색공정을 수행하고, 이를 CCD-RSM (central composite design model-response surface methodology)을 이용하여 최적화하였다. CCD-RSM의 반응치로는 탈색과정의 탈색효과, 탈색 후 정제유의 산가 및 290 nm에서의 자외선흡광도로 설정하였으며, 독립변수로는 탈색제의 첨가량, 탈색온도, 탈색시간으로 설정하였다. CCD-RSM에 의한 통계학적 최적화 결과와 수학적 최적화 결과를 비교한 결과 3가지 반응치를 동시에 만족하는 최적조건으로 탈색제의 첨가량(4.32 wt.%), 탈색온도(134.9 ℃) 및 탈색시간(19.8 min)으로 나타났다. 이 최적 조건하에서 예측된 반응치 중 탈색과정의 탈색효과는 94.78%, 탈색 후 정제유의 산가는 2.08 mg/g KOH, 그리고 290 nm에서의 자외선 흡광도는 2.91로 나타났으며, 오차율은 2% 이하로 낮게 나타났다. 따라서 CCD-RSM을 시벅턴 원유의 흡착 탈색공정에 적용할 경우 매우 높은 수준의 만족하는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며 천연 식물성 오일인 시벅턴 오일을 천연 자외선 흡수제로서 사용 가능함을 확인하였다.

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