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SiO2/Ag 코어-쉘 나노입자의 합성 및 전도성 페이스트 적용

Synthesis of SiO2/Ag Core-shell Nanoparticles for Conductive Paste Application

심상보 ( Sang-bo Sim ) , 한종대 ( Jong-dae Han )
  • : 한국공업화학회
  • : 공업화학 32권1호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 02월
  • : 28-34(7pages)
공업화학

DOI


목차

1. 서 론
2. 실 험
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
감 사
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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.
SiO2/Ag core-shell nanoparticles were synthesized by combining modified Stöber process and reverse micelle method using acetoxime as a reducing agent in water/dodecylbenzenesulfonic acid (DDBA)/cyclohexane reverse micells. The SiO2/Ag core-shells were studied for structure, morphology and size using UV-visible spectroscopy, XRD, SEM and TEM. The size of a SiO2/Ag core-shell could be controlled by changing the [water]/[DDBA] molar ratio (WR) values. The size and the polydispersity of SiO2/Ag core-shells increased with increase of the WR value. The resultant Ag nanoparticles exhibit a strong surface plasmon resonance (SPR) peak at 430 nm over the amorphous SiO2 nanoparticles. The SPR peak shifted to the red side with increase in nanoparticle size. Conductive pastes with 70 wt% SiO2/Ag core-shell were prepared, and the pastes were coated on the PET films using a screen-printing method. The printed paste film of the SiO2/Ag core-shell showed higher surface resistance than the commercial Ag paste in the range of 460~750 μΩ/sq.

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I410-ECN-0102-2022-500-000393287

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  • : 공학분야  > 화학공학
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33권5호(2022년 10월) 수록논문
최근 권호 논문
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1양자점 기반 다중 바이오마커 검출법의 연구동향

저자 : 김예린 ( Yerin Kim ) , 최유림 ( Yu Rim Choi ) , 김봉근 ( Bong-geun Kim ) , 나현빈 ( Hyon Bin Na )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 451-458 (8 pages)

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반도체 양자점은 우수한 형광 특성을 가진 광학 탐침자로 생명-의학 영상화 기술 및 바이오센싱 분야에서 광범위하게 활용되고 있다. 양자점은 넓은 광흡수 에너지띠, 좁은 형광 에너지띠와 같은 광학 특성을 가지므로 서로 다른 형광 파장을 지닌 양자점을 조합해 다종의 신호를 생성할 수 있도록 구성하면 복수의 바이오마커를 동시에 검출할 수 있다. 본 총설에서는 이와 같은 다중 검출 분석법에서의 양자점 및 이에 기반한 양자점 나노비드가 가지는 장점과 활용 사례를 기술하고 다중 형광 바이오마커 검출법의 최근 개발 동향 및 개선사항을 요약 정리하였다. 특히 양자점을 활용한 형광-결합 면역흡착 분석법, 양자점 나노비드를 이용한 면역크로마토그래피 분석법 등 면역 분석법에서의 신호 전환 소재 디자인을 중심으로 최근의 연구 결과를 검토하였다. 정확성과 민감도가 우수한 다중 바이오마커 검출 기술이 확보된 데이터를 처리하고 해석하는 인공지능 알고리즘과 결합될 경우 질병의 조기 진단을 포함한 다양한 분야에 활용가능한 새로운 검출 플랫폼의 개발로 이어질 것으로 기대된다.


Semiconductor quantum dots (QDs) are optical probes with excellent fluorescence properties. Therefore, they have been applied to various bio-medical imaging techniques and biosensors. Due to the unique optical characteristics of wide absorption and narrow fluorescence energy bands, multiple types of signals can be generated by the combination of fluorescence wavelengths from different QDs, which enables the simultaneous detection of more than two biomarkers. In this review, the advantages and applications of QDs and QD nanobeads (QBs) in multiple biomarker assays were described, and new developments or improvements in multiplexed biomarker detection techniques were summarized. In particular, recent reports were summarized, focusing on the design strategies in immunoassay construction and signal transducing materials for fluorescence-linked immunosorbent assays using QDs and immunochromatographic assays using QBs. New detection platforms will be developed for early diagnosis of diseases and other fields if multiplexed detection technologies of excellent accuracy and sensitivity are combined with artificial intelligence algorithms.

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2코팅 피치의 물성제어를 통한 흑연 음극재의 전기화학 성능 향상 연구

저자 : 김보라 ( Bo Ra Kim ) , 김지홍 ( Ji Hong Kim ) , 강석창 ( Seok Chang Kang ) , 임지선 ( Ji Sun Im )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 459-465 (7 pages)

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천연 흑연의 전기화학적 특성 향상을 목적으로 피치 코팅을 실시하였다. 최적 코팅용 피치의 합성조건을 알아보기 위해 다양한 온도에서 합성된 피치를 코팅하여 음극 특성을 알아보았다. 합성온도가 증가할수록 연화점, 잔탄율이 증가하며 열적 안정성이 높아졌으나, 430 ℃에서는 과한 축합반응으로 NI (NMP Insoluble)가 다량 합성되었다. 높은 열적 안정성으로 표면의 균일도와 코팅 두께가 증가함에 따라 제조된 음극재의 향상된 초기쿨롱효율과 출력특성의 결과를 얻을 수 있었다. 하지만 과한 NI가 함유된 피치로 코팅한 음극재는 코팅이 실시되지 않은 흑연보다 저하된 전기화학 특성을 나타냈다. NI는 분산성이 낮고 열처리 후 구체 형성의 영향으로 불균일한 SEI층 형성에 기인한다는 결과를 얻을 수 있었다. 피치 합성온도를 제어하여 균일한 표면과 적절한 코팅층 형성이 이루어지는 최적 조건을 도출하였다.


A pitch coating method was proposed for the purpose of improving the electrochemical properties of natural graphite. The synthesis conditions of pitch coating were optimized via measuring electrochemical properties of pitch-coated graphite anodes. As the synthesis temperature increased, the thermal stability was improved in addition to an increase in the softening point and residual carbon weight. However, the synthesis temperature of 430 ℃ resulted in the synthesis of a large amount of NI (NMP Insoluble) due to excessive condensation reaction. As the surface uniformity and coating thickness increased due to high thermal stability, the initial coulombic efficiency and rate capability of the pitch-coated graphite were improved. However, the graphite coated with the pitch containing excessive NI showed lower electrochemical properties than the uncoated graphite. NI had low dispersibility and formed spheres after heat treatment, so it formed the heterogeneous and thicker SEI layer. The optimum conditions for forming a uniform surface and an appropriate coating layer were investigated.

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3아세트산 에틸 제거를 위한 공침법 기반의 Cu 및 Mn 이종금속 촉매의 제조

저자 : 김민재 ( Min Jae Kim ) , 윤조희 ( Jo Hee Yoon ) , 정재민 ( Jae-min Jeong ) , 최봉길 ( Bong Gill Choi )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 466-470 (5 pages)

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최근 촉매 소각 공정은 휘발성 유기 화합물을 저온(< 450 ℃)에서 고효율( > 95%)로 산화 및 분해하기 위해 상당한 주목을 받고 있다. 많은 귀금속 촉매 물질이 잘 연구되어 사용되고 있으나 단가가 비싸고 위험하다. 본연구에서는 Cu와 Mn 전구체의 공침법을 활용하여 간단하고 손쉬운 합성 방법을 개발함으로써 고활성 및 저비용의 Cu-Mn 바이메탈 촉매를 제조하였다. 촉매 합성은 Cu와 Mn의 조성비를 조절하여 최적화하였다. 최적화된 촉매는 메조포러스 구조로 230.8 ㎡/g의 넓은 표면적을 나타냈다. 촉매 성능을 입증하기 위해 에틸 아세테이트의 산화 반응에 대해 Cu-Mn 촉매를 테스트했으며, 250 ℃의 저온에서 100%의 높은 전환 효율을 나타내었다.


The catalytic thermal oxidizer process has recently attracted considerable attention for the oxidation and decomposition of volatile organic compounds at low temperatures (< 450 ℃) with high efficiency ( > 95%). Although many noble metal catalytic materials are well established, they are expensive and hazardous. Herein, highly active and low-cost Cu-Mn bimetallic catalysts were prepared using a simple and facile synthesis method involving the co-precipitation of Cu and Mn precursors. The synthesis of the catalyst was optimized by controlling the composition ratio of Cu and Mn. The optimized catalyst exhibited a large surface area of 230.8 ㎡/g with a mesoporous structure. To demonstrate the catalytic performance, the Cu-Mn catalyst was tested for the oxidation reaction of ethyl acetate, showing a high conversion efficiency of 100% at a low temperature of 250 ℃.

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4케냐프 섬유 조성에 따른 PP/케냐프 펠트 복합체의 물리적 성질 연구

저자 : 구선교 ( Sun Gyo Ku ) , 김연철 ( Youn Cheol Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 471-476 (6 pages)

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폴리프로필렌(polypropylene, PP)에 고 함량의 케나프 섬유(kenaf fiber, KF)를 투입하기 위해 PP/KF 펠트가 사용되었으며, 바인더로 폴리우레탄(polyurethane, PU)이 사용되었다. PU 바인더의 조성비 선정을 위해 이소시아네이트와 polyol 비율에 따른 PP/KF/PU 펠트 복합체의 굴곡 강도를 평가하였다. 상용화제로 말레인산 무수물(maleic anhydride, MAH)이 그라프트된 PP-g-MAH가 적용되었다 PP/KF/PU 펠트 복합체의 기계적 물성 변화를 고찰하기 위해 인장, 굴곡 및 충격 특성을 평가하였고, 기계적 물성이 개선됨을 확인하였다.


PP/KF felt was used to load a high content of kenaf fiber (KF) into polypropylene (PP), and polyurethane (PU) was used as a binder. In order to find an optimum composition ratio of the PU binder, the flexural strength of the PP/KF/PU felt composite according to the isocyanate and polyol ratio was evaluated. PP-g-MAH grafted with maleic anhydride (MAH) was applied as a compatibilizer. Tensile, flexural, and impact properties were evaluated to consider changes in mechanical properties of the PP/KF/PU felt composite, and the properties were improved.

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5용매 추출에 의한 조제 메틸나프탈렌유에 함유된 함질소화합물의 저감에 관한 실험적 연구(Ⅱ)

저자 : 강호철 ( Ho-cheol Kang ) , 김수진 ( Su Jin Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 477-481 (5 pages)

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조제 메틸나프탈렌유(CMNO)의 품질향상의 일환으로, 본 연구는 포름아미드 추출에 의한 CMNO에 함유된 함 질소화합물(NC)의 저감을 실험적으로 검토했다. 원료로서는 3종류의 NC [퀴놀린(QU), 이소퀴놀린(IQU), 인돌(IN)], 3종류의 2환 방향족화합물[BAC; 나프탈렌(NA), 1-메틸나프탈렌(1MNA), 2-메틸나프탈렌(2MNA)]과 비페닐(BP) 등이 함유된 CMNO를, 용매로서는 포름아미드 수용액을 각각 사용했다. 초기 용매에 함유된 물의 체적분율(yw,0)의 증가는 3종류의 NC의 분배계수와 수율을 급격히 감소시켰으나, 역으로 2MNA을 기준한 NC의 선택도를 증가시켰다. 일정한 조건[yw,0 = 0.1, 초기 원료(CMNO)에 대한 용매의 체적분율 = 1, 조작온도 = 303 K, 액-액 접촉시간 = 72 h]하의 회분 병류 5단 평형추출을 통해 회수된 추잔유 중의 QU, IQU와 IN의 조성은 CMNO에 비해 각각 약 51.5%, 55.2%와 71.8% 저감되었다. 본 연구를 통해 나타난 우수한 NC의 저감율로부터 본 연구의 포름아미드 추출법은 CMNO에 함유된 NC의 저감법으로 기대되었다.


As a part of improving the quality of crude methylnaphthalene (CMNO), this study was experimentally examined the reduction of nitrogen-containing compounds (NC) present in the CMNO by solvent extraction. The CMNO was composed of three kinds of NC [quinolone (QU), iso-quinoline (IQU), indole (IN)], three kinds of bicyclic aromatic compound [BAC; naphthalene (NA), 1-methylnaphthalene (1MNA), 2-methylnaphthalene (2MNA)] and biphenyl (BP) etc., in addition to an aqueous formamide solution, which were used as raw materials and a solvent, respectively. The increase in the volume fraction of water to the solvent in the initial state (yw,0) caused a sharp decrease in the distribution coefficient and the yield of NC, but conversely raised the increased selectivity of NC based on 2MNA. The compositions of QU, IQU and IN in the raffinate oil recovered through the equilibrium extraction of batch co-current 5-stage under constant conditions [yw,0 = 0.1, volume fraction of solvent to feed (CMNO) at the initial state = 1, operating temperature = 303 K, liquid-liquid contacting time = 72 h] were reduced by about 51.5%, 55.2%, and 71.8%, respectively, when compared to those of CMNO. From the excellent reduction rate of NC, the formamide extraction method suggested in this study can be expected to be a useful reduction method for NC contained in the CMNO.

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6V2O5/TiO2 촉매의 활성금속 함량이 촉매 활성에 미치는 영향

저자 : 장영희 ( Younghee Jang ) , 김성철 ( Sung Chul Kim ) , 김성수 ( Sung Su Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 482-487 (6 pages)

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본 연구에서는 V/TiO2 촉매를 사용하여 황화수소 상온 제거 특성을 평가하기 위해 촉매 활성 실험 및 특성 분석을 수행하였다. 최적 바나듐 함량은 10 wt%였고, 상대습도 60~80% 조건에서 60분 이상의 내구성을 보였다. BET 및 raman 분석을 통해, 표면에 노출된 바나듐의 구조가 V/TiO2 촉매 활성의 지배적인 요인인 것으로 나타났다. 또한 SEM, EDS 그리고 XRD 분석은 촉매 표면에 생성물인 황이 축적될 수 있음을 보였으며, 결과적으로 촉매의 내구성이 감소되었다. 따라서 촉매 산화와 재생 공정의 연계가 필요할 것으로 판단된다.


In this study, the activity test and characterization were performed to evaluate the hydrogen sulfide removal characteristics using a V/TiO2 catalyst at room temperature. The optimal vanadium loading was 10 wt%, and the durability was greater than 60 minutes at 60~80% relative humidity. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and raman spectroscopy results con-firmed that the structure of the vanadium site exposed to the surface was a dominant factor in catalyst activity. From Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and X-ray crystallography (XRD) analyses, it was found that sulfur can be accumulated on the catalyst surface, which results in a decrease in durability under catalytic activity tests. Therefore, it is judged that a combined process of catalytic oxidation and regeneration is needed.

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7가스 흡착 및 분리공정용 활성탄소와 탄소분자체의 제조 및 응용

저자 : 정서경 ( Seo Gyeong Jeong ) , 하성민 ( Seongmin Ha ) , 이영석 ( Young-seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 488-495 (8 pages)

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온실가스의 회수 및 분리를 위한 다공성 물질로 활성탄소와 탄소분자체가 주목을 받아왔다. 균일한 기공을 가지는 탄소분자체는 특정 가스를 선택적으로 흡착할 수 있기 때문에 가스의 포집 및 분리에 사용되고 있다. 탄소분자체의 성능은 세공의 크기 및 균일성에 따라 좌우되는데, 이러한 탄소분자체의 미세 기공 제어를 위하여 표면을 일정한 두께로 코팅할 수 있는 화학기상증착법이 널리 사용 되고 있다. 이 화학기상증착법은 탄소분자체 제조 시 기공의 크기를 제어하는데 사용될 수 있으나, 그 실험 변수가 다양하기 때문에 이에 대한 최적화가 필요하다. 따라서, 본 총설에서는 가스 흡착 및 분리공정용 활성탄소와 탄소분자체를 제조하기 위하여 여러 가지 활성화 공정, 화학기상증착법과 표면처리 등에 의한 기공 제어 기술들을 중심으로 다루고자 한다.


Activated carbon (AC) and carbon molecular sieve (CMS) have attracted attention as porous materials for recovery and separation of greenhouse gases. The carbon molecular sieve having uniform pores is used for collecting and separating gases because it may selectively adsorb a specific gas. The size and uniformity of pores determine the performance of the CMS, and chemical vapor deposition (CVD) is widely used to coat the surface with a predetermined thickness in order to control the CMS's micropores. This CVD method can be used to control the size of pores in CMS manufacturing, but it must be optimized because of its various experimental variables. Therefore, in order to produce AC and CMS for gas adsorption and separation, this review focuses on various activation processes and pore control technologies by CVD and surface treatment.

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8석유계 잔사유 기반 음극재 제조 및 그 전기화학적 특성

저자 : 김대섭 ( Daesup Kim ) , 임채훈 ( Chaehun Lim ) , 김석진 ( Seokjin Kim ) , 이영석 ( Young-seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 496-501 (6 pages)

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본 연구에서는 석유 정제 부산물인 석유계 잔사유를 이용하여 리튬이차전지용 음극재를 제조하였다. 석유계 잔사유 중 열분해 연료유(pyrolysis fuel oil, PFO), 유동접촉분해 데칸트 오일(fluidized catalyst cracking-decant oil, FCC-DO), 감압잔사유(vacuum residue, VR)를 탄소 전구체로 사용하였다. MALDI-TOF, 원소분석(EA)을 통하여 석유계 잔사유의 물리화학적 특징을 확인하였고, 잔사유로부터 제조된 음극재는 XRD, Raman 등의 분석을 통해 그 구조적 특징을 평가하였다. VR은 PFO 및 FCC-DO에 비하여 광범위한 분자량 분포와 많은 양의 불순물을 함유하는 것을 확인할 수 있었고, PFO와 FCC-DO는 거의 유사한 물리화학적 특징을 나타내었다. XRD 분석결과로부터 탄화된 PFO와 FCC-DO는 유사한 d002값을 나타내었다. 그러나 Lc 및 La값에서는 FCC-DO가 PFO보다 더 발달된 층상구조를 갖는 것으로 확인되었다. 또한, 전기화학적 특성 평가에서는 FCC-DO가 가장 우수한 사이클 특성을 나타내었다. 이러한 석유계 잔사유의 물리화학적, 전기화학적 결과로 미루어 보아 FCC-DO가 PFO와 VR보다 더 우수한 리튬이차전지용 탄소 전구체인 것으로 사료된다.


In this study, an anode material for lithium secondary batteries was manufactured using petroleum-based residual oil, which is a petroleum refining by-product. Among petroleum-based residual oils, pyrolysis fuel oil (PFO), fluidized catalyst cracking-decant oil (FCC-DO), and vacuum residue (VR) were used as carbon precursors. The physicochemical characteristics of petroleum-based residual oil were confirmed through Matrix-assisted laser desorption/ionization Time-of-Flight (MALDI-TOF) and elemental analysis (EA), and the structural characteristics of anode materials manufactured from residual oil were evaluated using X-ray crystallography (XRD) and Raman spectroscopic techniques. VR was found to contain a wide range of molecular weight distributions and large amounts of impurities compared to PFO and FCC-DO, and PFO and FCC-DO exhibited almost similar physicochemical characteristics. From the XRD analysis results, carbonized PFO and FCC-DO showed similar d002 values. However, it was confirmed that FCC-DO had a more developed layered structure than PFO in Lc (Length of a and c axes in the crystal system) and La values. In addition, FCC-DO showed the best cycle characteristics in electrochemical characteristics evaluation. According to the physicochemical and electrochemical results of the petroleum-based residual oil, FCC-DO is a better carbon precursor for a lithium secondary battery than PFO and VR.

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9Advancement of Clay and Clay-based Materials in the Remediation of Aquatic Environments Contaminated with Heavy Metal Toxic Ions and Micro-pollutants

저자 : Lalhmunsiama , Ralte Malsawmdawngzela , Chhakchhuak Vanlalhmingmawia , Diwakar Tiwari , Yiyong Yoon

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 502-522 (21 pages)

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Clay minerals are natural materials that show widespread applications in various branches of science, including environmental sciences, in particular the remediation of water contaminated with various water pollutants. Modified clays and minerals have attracted the attention of researchers in the recent past since the modified materials are seemingly more useful and efficient for removing emerging water contaminants. Therefore, modified engineered materials having multi-functionalities have received greater interest from researchers. The advanced clay-based materials are highly effective in the remediation of water contaminated with organic and inorganic contaminants, and these materials show enhanced selectivity towards the specific pollutants. The review inherently discusses various methods employed in the modification of clays and addresses the challenges in synthesizing the advanced engineered materials precursor to natural clay minerals. The changes in physical and chemical properties, as investigated by various characterization techniques before and after the modifications, are broadly explained. Further, the implications of these materials for the decontamination of waterbodies as contaminated with potential water pollutants are extensively discussed. Additionally, the insights involved in the removal of organic and inorganic pollutants are discussed in the review. Furthermore, the future perspectives and specific challenges in the scaling up of the treatment methods in technology development are included in this communication.

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10Influence of Urea Precursor on the Electrochemical Properties of Ni-Co-based Metal Organic Framework Electrodes for Supercapacitors

저자 : Ye Seul Jung , Yongju Jung , Seok Kim

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 5호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 523-531 (9 pages)

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A NiCo-metal organic framework (MOF) electrode, prepared using urea as a surfactant, was synthesized using a one-pot hydrothermal method. The addition of urea to the NiCo-MOF creates interstitial voids and an ultra-thin nanostructure in the NiCo-MOF, which improves its charge transfer performance. We obtained the optimal metal to surfactant ratio to achieve the best specific capacitance. The NiCo-MOF was employed as the working electrode material in a three-electrode system. Field emission scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and Fourier-transform infrared spectroscopy were employed to characterize the microstructures and morphologies of the composites. Cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and electrochemical impedance spectroscopy curves were employed to quantify the electrochemical properties of the electrodes in a 6 M KOH electrolyte.

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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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