• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.143.1-143.1
• /
• 2010

고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC)는 수소를 이용하여 전기를 발생시키는 친환경적이고 이상적인 발전장치로 고효율과 높은 전류밀도를 가지며 그 응용분야가 다양하다. 저온에서 작동하는 PEM fuel cell은 전극에서 효과적인 산화환원반응을 위해 그 촉매로 활성이 우수한 Pt(Platinum)을 사용하고 있으나, Pt의 높은 가격은 연료전지의 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 본 연구에서는 연료전지의 Pt/C 촉매 층에서 Pt의 분산성을 높여 Pt의 담지량을 줄이고 작동 중 발생하는 Pt의 응집 현상을 방지하여 Pt의 수명을 연장시킬 목적으로, Au(gold) 나노입자를 첨가한 Pt-Au/C 복합나노촉매를 제조하였다. 본 발표에서는 합성된 Pt-Au/C 복합촉매 중 Au 첨가량이 Pt 촉매의 활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 복합촉매 중에 금속(Pt+Au)의 총 함량이 30 wt.%와 40 wt.% 인 Pt-Au/C 촉매에 대하여 각각 Au 첨가량을 변화시켜, cyclic voltammetry 법에 의해 Au 첨가 효과를 조사한 결과에 대하여 보고하고자 한다. Au 나노입자를 제조하기 위한 출발 물질로는 $HAuCl_4{\cdot}4H_2O$를 이용하였고 trisodium citrate와 $NaBH_4$를 환원제로 하여, 입경이 5~8 nm 인 Au 콜로이드를 제조하였다. Pt-Au/C 복합나노촉매를 제조하기 위하여 먼저 Au/C 복합분체가 제조되었다. 0.03g의 carbon이 첨가된 carbon 현탁액에 합성된 Au 콜로이드 수용액을 첨가한 후 24시간 동안 교반하여 Au/C 복합분체를 제조하였다. 이 Au/C 복합분체에 $H_2PtCl_6{\cdot}6H_2O$ 수용액을 현탁하고 methanol 을 환원제로 사용해 Pt를 환원 석출시켜 Pt-Au/C 복합촉매를 제조하였다. Pt-Au/C 복합 나노촉매에서 Pt와 Au를 다양한 비율(3:1, 2.5:1.5, 2:2)로 합성하였으며 Pt-Au/C 복합촉매 중 금속(Pt+Au) 촉매의 총 함량은 30 wt.%와 40 wt.%로 각각 제조되었다. Au 나노입자 콜로이드의 분산성은 UV-visible spectrum의 흡광도에 의해 관찰되었고, Pt-Au/C 복합 나노촉매의 형상 및 분산성 분석은 transmission electron microscopy(TEM)에 의해 이루어졌다. 또한, 촉매의 전기화학적 특성평가는 cyclic voltammetry(CV)에 의해 조사되었다.

• Journal of the Korean Chemical Society
• /
• v.60 no.6
• /
• pp.402-409
• /
• 2016

Thin films of lead sulfide colloidal quantum dots (CQDs) of 2.8 nm in diameter are fabricated and their surfaces are passivated by 3-mercaptopropionic acid (MPA) ligand or hybrid type ($MPA+CdCl_2$) ligand, respectively. The changes in valence band electronic structure and atomic composition of each PbS CQD film upon post-treatment such as air, N2 annealing or UV/Ozone have been studied by photoelectron spectroscopy. The air annealing makes the CQD fermi level to move toward the valence band leading to "p-type doping" regardless of ligand type. The UV/Ozone post-treatment generates $Pb(OH)_2$, $PbSO_x$ and PbO on both CQD surfaces. But the amount of the PbO has been reduced in hybrid type ligand case, especially. That is probably because the extra Pb cations in (111) surface are additionally passivated by $Cl_2$ ligand, which limits the reaction between the Pb cation and ozone.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.30 no.4
• /
• pp.493-498
• /
• 2019

In polymer exchange membrane fuel cells, it is crucial to fabricate a highly active and thin Pt catalyst layer for the smooth mass transport of dissolved oxygen and water. Although a highly loaded platinum (Pt) catalyst based on the hydrothermal synthesis has been reported in several studies, its growing behaviors and kinetics were yet to be understood. In this study, we investigated the growth of Pt crystal in suspension after the reduction step depending on a stirring time and evaluated the electrochemical activity. For only a couple of hours in the early stage, Pt colloids were adsorbed on the Pt-carbon catalyst and the Pt crystal was grown. After that, the small Pt colloid was formed by another nucleation step, which did not involve the growth of Pt crystal. We reveal that the Pt-Carbon catalyst with stirring for 6 h showed a high activity toward the oxygen reduction reaction.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2016.11a
• /
• pp.173.1-173.1
• /
• 2016

전이금속 디칼코게나이드는 서로 다른 전이 금속원소와 칼코겐 원소의 결합으로 이루어진 층상 구조의 물질로서, 그래핀과 비슷한 2D 결정성 구조를 지니면서도, 그래핀과는 달리 밴드갭을 가지는 반도체적 성질 때문에 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 $WS_2$는 촉매, 전자, 광전자, 센서와 같은 반도체등 다양한 소자에 적용된다. $WS_2$ 합성 방법에는 기계적 박리법, 화학기상증착법, 용액법 등이 있다. 기계적 박리법은 방법이 간단하나 수율이 낮고 균일하게 얻어지지 않으며, 화학기상증착법은 고가의 고온공정이라는 한계점을 가지고 있다. 반면에 용액법은 제조공정이 쉬우며, 저가 대량생산이 가능하다는 이점이 있다. 더욱이 본래 용액법에서는 $WS_2$를 합성하기 위해 $WO_3$를 추가적으로 합성 후 진행하였지만, 쉽게 제조 가능한 $WO_3$ colloidal 용액을 이용하면 sulfurization을 진행하여 $WS_2$를 합성할 수 있다. colloidal 용액을 이용한 합성법은 입자크기 조절이 가능하기 때문에 균일한 나노입자를 uniform 하게 형성할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WO_3$ colloidal 용액을 spin coating 과 sulfurzation 공정을 거쳐 2D triangle $WS_2$의 합성 및 특성을 분석하였다. 2D $WS_2$의 나노결정구조, 입자 형상 및 광학 특성을 주사전자현미경, 라만 분광기, x-ray 회절분석기 등을 통해 확인하였다. 또한, 합성된 $WS_2$를 이용하여 트랜지스터를 제작하여 전기적 특성을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.146.2-146.2
• /
• 2010

PEMFC를 구성하는 여러 부품 중 핵심부품은 MEA(Membrane Electrode Assembly)으로서 실제 연료전지 반응이 일어나며 연료전지의 성능을 결정하는 부품이다. 그러나 PEMFC의 특성 상 촉매로 귀금속인 Pt가 사용됨에 따라 경제성이 확보된 MEA의 성능을 얻기 위해선 현재 Pt 담지량을 0.3mg/$cm^2$ 이하로 크게 감소시키면서 Pt촉매의 고분산화와 미반응 사이트의 감소가 필요하다. 본 연구에서는 Pt 촉매의 미반응 사이트를 줄이고자 전기영동법에 의해 카본전극(carbon black + GDL) 상에 Pt 나노입자를 직접 석출시켜 Pt/C 촉매 전극을 제조 하였다. 본 실험에서는 가장 좋은 Pt 나노입자의 석출거동을 나타낸 30mA/$cm^2$, pH 2, duty cycle 25% 조건을 기준으로 하여 electro-deposition time을 통한 석출량 제어와 carbon paper의 wet proofing 정도에 따른 Pt의 석출거동을 조사하였으며, 종래의 방법으로 제조한 Pt/C 촉매전극의 전기화학적 특성과 비교 분석하였다. 전기영동 석출법에 사용된 Pt나노입자는 $H_2PtCl_6{\cdot}6H_2O$로부터 화학적 환원법으로 합성한 2~3nm 입경을 갖는 Pt콜로이드를 사용하였으며, magnetic stirring과 항온 ($20^{\circ}C$)을 유지하여 실험하였다. 전기영동 석출량 제어는 electro-deposition time을 5~25분까지 5분 간격으로 나누어 실험하였고 카본전극을 구성하는 carbon paper의 wet proofing 정도가 Pt 나노입자 석출거동에 미치는 영향을 조사하기 위하여 20, 40, 60%의 서로 다른 wet proofing 값을 갖는 carbon paper를 사용하여 Pt/C 촉매 전극을 제조하였다. 전기영동법으로 석출된 카본블랙 전극 상 Pt나노입자의 분산도와 담지량는 각각 FE-SEM과 TGA 장비를 사용하여 측정하였고, 제조된 Pt/C 촉매 전극의 전기화학적 촉매 특성은 cyclic voltammetry(CV)법으로 측정하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2003.11a
• /
• pp.145-145
• /
• 2003

자성유체는 암 치료와 질병진단 등과 같은 다양한 분야에서 유용한 응용의 가능성을 갖는다 [1]. 생리적 염도인 중성 pH에서 생체조직과 잘 교합하고, 높은 안정성을 가지는 자성유체는 자성 나노입자 표면에 화학적으로 흡착된 계면활성제 종류에 따라 달라진다 [2]. 본 실험에서는 화학적 공침법을 이용하여 Fe$^{2+}$와 Fe$^{3+}$ 의 몰비가 1:2인 수용액에 pH 12 이상의 과잉 알칼리(NH$_4$OH 12ml)를 첨가시켜 마그네타이트 콜로이드 용액을 제조하였다. 광감제로는 hematoporphyin을 사용하였으며 투입량은 1$\times$$10^{-3}$mol/l 였다. 또한 1차 및 2차 계면활성제로는 decanoic acid와 starch, citric acid, oleic acid 등이 각각 사용되었다. 각 계면활성제가 코팅된 자성미립자의 특성을 조사하기 위해 동결 건조 후 VSM, FT-IR 및 TEM 분석을 수행하여 자기적 특성과 코팅표면의 결합구조 및 미시적 구조를 분석하였다. 그리고, 각각의 계면활성제가 코팅된 자성유체의 독성을 조사하기 위해 rat를 이용한 생체실험이 병행되었다.

• Polymer Science and Technology
• /
• v.15 no.2
• /
• pp.228-233
• /
• 2004

본 기고부분에서는 레이저 라만 분광법을 이용하여 나노입자에 흡착된 자기조립박막의 구조를 밝히고 응용성을 모색하는 일을 소개하고자 한다 Au 나노입자는 최근 재료과학과 의학 및 생물학에서 그 쓰임의 폭이 넓어지고 있다. 나노입자가 처음 사용된 예들 중에 가장 잘 알려진 것은 고대 로마 시대의 Lycurgus 컵에 기인한다고 한다. 컵 안에 함유된 미량의 은이나 금 나노입자에 의해서 반사했을 때와 투과할 때의 빛깔이 다르게 보이며 이러한 성질은 중세건축물의 스탠드 글라스에 이용되어 왔다. 근대적인 의미에서 Au 콜로이드의 수용액이 작은 미세입자가 분산되어 있다고 생각한 사람은 전기화학의 창시자라 할 수 있는 영국의 Faraday라 할 수 있다.(중략)

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
• /
• 1998.04a
• /
• pp.110-112
• /
• 1998

1. 서론 : 분석화학의 중요한 과제중 하나 고효율(high efficiency)과 고해상도(high resolution)를 가지고서 혼합물에서 분자나 입자의 분리능을 개선하는 것과 낮은 수준의 농도에서 이런 분획들(fractions)을 정량화 하는 것이다. 현재의 추세는 분리하고자 하는 분자의 상한선을 증가시키는 것이 순수과학과 산업에서 중요하게 되었다. 이런 분리 기술의 응용은 거대분자(macromolecules)와 입자들(particles)인 cell fragments, plasmides, chromosomes, liposomes, synthetic polymers 등에 적용되고 있는데, 고전적인 분석방법으로는 한외여과, 원심분리, 크기배제 크로마토그래피 등이 있지만 시간이 걸리고 해상도와 효율에 제한이 있다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
• /
• v.25 no.1
• /
• pp.107-114
• /
• 2008

In this article a reliable and rapid method based on specific turbidimetry is proposed for the determination of sizes of nanoparticles. Conventionally in specific turbidimetry specific turbidities for a colloidal dispersion are measured as a function of light wavelength, and compared to theoretical values calculated from Mie scattering theory for presumed particle sizes. In contrast specific turbidity at a fixed wavelength is measured in the proposed method, and particle sizes are determined from the prepared calibration curve. The calibration curve is a plot of specific turbidity vs particle size and in this case the specific turbidities are measured for a couple of samples of known sizes.

• Proceedings of the KSEEG Conference
• /
• 2003.04a
• /
• pp.316-319
• /
• 2003

스멕타이트계 점토광물은 팽윤성, 양이온 교환, 층간삽입 (intercalation), 콜로이드 형성, 겔형성, 층간화합물 형성 등의 기능이 있으므로 옛날부터 다양한 산업분야에서 폭넓게 사용되었다. 대표적인 용도는 굴착용 니수, 주형점결제, 농약 증량제, 토목용, 유기 스멕타이트 등이 있다. 그러나, 천연에서 산출되는 스멕타이트는 산지별로 성능이나 특성이 다르고, 불순물 함유등에 의해 안정적인 품질을 얻을 수가 없어, 최종제품의 고품질화, 고기능화에서의 대응이 곤란한 경우가 많고, 또한 양질의 천연 스멕타이트의 매장양은 한정되어 있다. (중략)