Journal of Adhesion and Interface (접착 및 계면)

The Society of Adhesion and Interface, Korea (한국접착및계면학회)
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Rare-Earth Metal Complex-Functionalized Mesoporous Silica for a Potential UV Sensor

잠재적인 UV 센서를 위한 희토류 금속착물이 기능화된 메조다공성 실리카

  • Sung Soo Park (Division of Advanced Materials Engineering (Polymeric Materials Engineering Major), Dong-Eui University) ;
  • Mi-Ra Kim (Division of Advanced Materials Engineering (Polymeric Materials Engineering Major), Dong-Eui University) ;
  • Weontae Oh (Division of Advanced Materials Engineering (Polymeric Materials Engineering Major), Dong-Eui University) ;
  • Yedam Kim (Busanil Science High School) ;
  • Yeeun Lee (Busanil Science High School) ;
  • Youngeon Lee (Busanil Science High School) ;
  • Kangbeom Ha (Busanil Science High School) ;
  • Dojun Jung (Busanil Science High School)
  • 박성수 (동의대학교 신소재공학부 고분자소재공학전공) ;
  • 김미라 (동의대학교 신소재공학부 고분자소재공학전공) ;
  • 오원태 (동의대학교 신소재공학부 고분자소재공학전공) ;
  • 김예담 (부산일과학고등학교) ;
  • 이예은 (부산일과학고등학교) ;
  • 이윤건 (부산일과학고등학교) ;
  • 하강범 (부산일과학고등학교) ;
  • 정도준 (부산일과학고등학교)
  • Received : 2023.12.06
  • Accepted : 2023.12.12
  • Published : 2023.12.31
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Abstract

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)

본 연구에서는 실리카원으로 Tetraethyl orthosilicate (TEOS)를 사용하고 주형으로 트리블럭 공중합체(P123)를 사용하여 산성 조건에서 자기조립 방법과 수열합성 과정을 거쳐서 잘 배열된 육방체 구조의 메조세공 배열구조를 가지는 다공성 실리카 물질(Surfactant-extracted SBA-15)을 합성하였다. Surfactant-extracted SBA-15는 약 980 nm의 크기를 가지는 짧은 로드의 입자 모양을 보여주었다. 그리고 표면적과 세공 직경은 각각 730 m2g-1와 70.8 Å이었다. 한편, 포스트-합성방법(post-synthesis method)을 이용하여 메조세공 내에 아미노실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES)을 그래프팅(grafting) 하였다. 아미노실란으로 개질된 메조다공성 실리카(APTES-SBA-15)는 잘 배열된 세공구조(p6mm)를 가지고 짧은 로드의 입자모양을 잘 유지 하였다. APTES-SBA-15의 표면적과 세공 직경은 각각 350 m2g-1와 60.7 Å으로 감소하였다. APTES가 개질된 메조 다공성 실리카에 희토류 금속이온(Eu3+, Tb3+) 용액을 처리하여 메조세공 내에 희토류 금속 착물이 도입된 메조다공성 실리카 물질을 합성하였다. (Eu/APTES-SBA-15, Tb/APTES- SBA-15) 이들 물질은 λex=250 nm 광에 의해 특징적인 광발광 스펙트라를 나타내었다. (Tb/APTES-SBA-15를 위하여 5D4→7F5 (543.5 nm), 5D4→7F4 (583.5 nm), 5D4→7F3 (620.2 nm) 전이; Eu/APTES-SBA-15를 위하여 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) 전이)

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 과학기술정보통신부/한국연구재단의 지역대학우수과학자 지원 사업(NRF-2021R1I1A3059777) 프로그램의 지원을 받아 수행되었습니다. 그리고 2023학년도 부산일과학고등학교 R&E프로그램 일환으로 수행되었습니다. 이에 감사드립니다.

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