• 제목/요약/키워드: 화학적 산화법

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전기방사를 이용한 Ga이 첨가된 나노섬유의 제작 및 특성평가 (Preparation and characterization of Ga-doped TiO2 nanofibers by electrospinning)

  • 송찬근;강원호;윤종원
    • 한국결정성장학회지
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    • 제22권6호
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    • pp.274-278
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    • 2012
  • $TiO_2$는 반도성을 나타내는 산화물로 가스센서, 태양전지 및 광촉매 등에 주로 쓰인다. 전기방사는 간단하고 낮은 가격의 공정으로 첨가물을 이용하여 구조적, 전기적, 광학적 특성을 변화시킨 나노섬유를 합성하는데 주로 쓰인다. 전기방사에 의해 합성된 나노섬유는 화학 센서, 염료 감응형 태양전지 및 광촉매 등에 많이 응용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 전기방사법을 이용하여 순수 $TiO_2$ 나노섬유 및 Ga이 첨가된 $TiO_2$ 나노섬유를 제작하였다. $TiO_2$ 용액은 TIP(Titanium isopropoxide), PVP(Poly vinyl pyrrolidone), Ethanol 및 Acetic acid를 전구체로 사용하였으며, 첨가물의 전구체는 갈륨질산염수화물을 사용하였으며 전기방사법을 이용하여 나노섬유를 제조하였다. 이 나노섬유를 공기중에서 $800^{\circ}C$로 열처리하였다. 순수 $TiO_2$ 나노섬유 및 Ga이 첨가된 $TiO_2$ 나노섬유는결정구조, 미세구조 및 특성의 변화에 대하여 알아보고자 XRD, SEM, TEM, EDX, XPS 그리고 Raman 등의 측정 및 분석을 실시하였다.

용접흄 흡입노출 영장류에서 Fpg/Endo Ⅲ FLARE Assay를 이용한 DNA 손상 및 회복 (DNA damages with Fpg/Endo Ⅲ FLARE Assay in cynomolgus monkeys exposed to stainless steel welding fume)

  • 임경택;김수진;정용현;김현영;맹승희;유일재
    • 한국산업보건학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.272-281
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    • 2007
  • 선박제조업을 비롯한 운송업 및 건축업 등의 다양한 분야에서 용접기술이 이용되어 옴에 따라 용접근로자들에 대한 산업보건학적 관심이 높아지고 있다. 노출정도가 다양하기는 하지만 용접흄은 6가 크롬을 비롯한 금속화합물과 유해가스, 화학물질 등을 복합적으로 포함하고 있는 스테인레스 스틸 용접흄에 대한 유전독성영향을 평가하기 위하여 흡입챔버를 이용, 실험동물인 영장류에 스테인레스 스틸 용접흄을 노출시키고 혈액 내 lymphocytes에 생성된 용접흄 노출농도 및 시간별 DNA 손상정도 및 그 회복효소를 측정함으로써, 유해성이 완전하게 확인되지 않은 용접흄에 노출되어 나타날 수 있는 암을 비롯한 심각한 건강영향을 예방하기 위한 각 지표들을 찾아 그 유용성을 비교하고자 하였다. 영장류를 노출시키기 위해 robotic arm을 장치한 영장류 흡입노출 시스템을 개발하였으며, 이 노출 시스템을 이용하여 수컷 영장류 6마리에 대해 용접흄 노출시험을 실시하였는데 실험군은 대조군 2, 저농도 ($31mg/m^3$) 노출군 2, 고농도 ($63mg/m^3$) 노출군 2마리로 구성하였고, 1일 2시간씩 일주일에 5일 동안 용접흄에 노출시켰다. 노출 농도는 지속적으로 모니터링 하였고, 노출과정 중에 영장류의 혈액을 채취하여 lymphocytes를 분리, 단세포 DNA 손상을 선별하기 위해 DNA 손상회복 효소인 E. coli formamidopyrimidine-DNA glycosylase (Fpg)와 endonuclease Ⅲ (Thymine Glycol-DNA glycosylase) 투여와 Comet asaay (single cell gel electrophoresis, 단세포겔전기영동기법)를 결합시켜 이용하는 Fpg/Endo III FLARE 분석법을 사용하였다. Fpg enzyme에 의한 olive tail moment값의 변화는 16주 노출군부터 노출부검(34주)군 까지 노출농도가 높아짐에 따른 olive tail moment 기하평균 값의 양 반응관계를 보기는 어렵지만, 고농도군의 경우 27주 노출군에서 가장 높은 olive tail moment 값을 보이고 이후 차츰 감소하였다. 한편 16주에서 22주까지의 노출기간에서는 대조군에 비해 노출군에서 DNA손상정도(olive tail moment값)는 모두 유의하게 높았으나, 6, 12, 18, 25, 31, 33, 35주간 노출하였을 때는 다른 결과를 보였다. 각 실험군의 Fpg enzyme에 의한 tail length값의 분포를 살펴볼 때, 저농도군 및 고농도군에서 27주간 노출하였을 때 가장 높은 tail length 값을 보이고 이후 차츰 감소하는 경향을 보였다. 또한 16, 22주간 노출하였을 때 대조군에 비해 노출군에서 tail length 값이 유의하게 높았으나, 20주간에서만 양 반응관계가 관찰되었고, 다른 주간에서는 양 반응 및 기간 반응관계를 나타내지는 않았다. Endo III enzyme에 의한 olive tail moment값의 변화는 기간별 노출군에서 대조군에 비해 높은 DNA손상정도(olive tail moment값)를 나타내는 결과들이 있었지만, 10, 12, 16, 22, 25, 31주간 노출하였을 때 등 상당수 노출기간에서 반응관계를 나타내지는 않았다. 각 실험군의 Endo III enzyme에 의한 tail length값의 분포를 살펴볼 때, 18, 20, 27, 33주간 노출하였을 때 대조군에 비해 노출군에서 tail length 값이 조금 높았지만, 양 반응 및 기간 반응관계를 보이지 않았고 수치의 크기가 불규칙하게 변화하였다. 즉, DNA에 있어 산화된 pyrimidine을 형성하여 손상된 부위의 염기를 제거함으로써 AP site (abasic site)를 만들고 이들이 Comet assay를 통해 break로 전환된 것을 포함한 DNA손상을 측정하기 위하여 endonuclease III (Endo III)를 첨가시킨 Endo III FLARE 분석법을 실시한 결과, 본 연구에서 나타난 결과는 용접흄 노출 영장류에서 Olive tail moment 및 tail length 공히 노출량 및 노출기간 반응관계를 볼 수 없었다. Endo III FLARE 분석법을 통한 산화적 DNA 손상지표는 영장류에 적용하기에는 적응반응현상으로 대조군과 유의한 차이도 관찰할 수 없었고 더욱이 역으로 대조군에서의 자연발생적 수치가 더 높아질 수 있어 용접흄 노출 영장류의 모니터링 지표로 사용하기에는 제한점이 있었다.

솔-젤법으로 제조된 TiO2-SiO2 촉매상에서 CFC-113의 산화분해반응에 관한 연구 (A Study on Oxidative Decomposition of CFC-113 over TiO2-SiO2 Catalysts Prepared by the Sol-Gel Method)

  • 장원철;이두형;이태진
    • 공업화학
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    • 제10권7호
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    • pp.963-968
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    • 1999
  • CFCs(chlorofluorocarbons)에 의한 여러 지구 환경문제들이 발생되고 있는 가운데, 사용후 회수된 CFCs에 대하여 보다 안전한 파괴방법이 요구되고 있다. 이런 관점에서 CFC-113의 분해를 위한 보다 좋은 조건을 개발하고자 접촉 산화분해반응하에서 솔-젤법으로 만들어진 에어로젤 $TiO_2-SiO_2(ATS)$ 촉매에 대하여 본 연구를 행하였다. 솔-젤법으로 만들어진 ATS 촉매가 초기 활성에서 우수하였지만 반응시간이 경과함에 따라 침전법에 의해 제조된 촉매보다 급격한 활성저하를 나타내었다. 이런 비활성화의 원인은 SEM-EDX와 XRD의 분석으로부터 생성가스 $F_2$에 의한 촉매표면의 Si 원자에 대한 결합, 유출에 기인된 것으로 판단되었다. 그리고 ATS 촉매제조과정에서 prehydrolysis 방법으로 처리된 촉매가 촉매 표면의 산성도가 증가됨에 따라 촉매활성이 지속적으로 유지되고 촉매 피독에 의한 비활성화가 느리게 진행되는 것이 관찰되었다. 또한 ATS 촉매 반응에 있어서 Ti의 mol 비가 80%까지 증가함에 따라서도 산성도가 증가되어 본 반응에서 활성 유지와 비활성화 진행속도가 느리게 됨을 발견할 수 있었다. 한편, ATS 촉매에 대해 황산이온처리된 $ATS/SO_4{^{2-}}$ 촉매가 촉매의 활성유지와 비활성화 방지에 있어서 우수한 성질을 나타내었다. 그러므로 본 반응에 있어서 촉매 표면에 대한 황산이온의 처리가 촉매의 비활성화 방지에 기여할 수 있음을 알 수 있었다.

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고체산화물 연료전지 연료극 및 전해질 미세구조 최적화 (Optimization of anode and electrolyte microstructure for Solid Oxide Fuel Cells)

  • 노종혁;명재하
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제57권4호
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    • pp.525-530
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    • 2019
  • 고체산화물 연료전지의 성능과 안정성은 전극의 기공률, 기공 분포와 전해질의 치밀도, 두께에 따라 결정 된다. 연료극의 기공률과 기공 분포는 활성면적와 연료 흐름에 영향을 주고, 전해질의 치밀한 미세구조와 두께는 단위전지의 Ohmic 저항에 영향을 준다. 하지만 이를 위해 값 비싼 공정 장비를 이용하거나 여러 단계의 제작 공정이 추가 될 경우 단위전지 제작비가 증가하므로 상업화를 목표로 하는 연구에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 위와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 상용 소재 기반의 NiO-YSZ 연료극을 선정 후 간단한 혼합 방법 및 일축가압 성형법과 담금코팅(dip coating) 공정을 사용하여 저비용 고효율의 세라믹 공정 기반의 고성능 단위전지를 제작하였다. 연료극의 기공률은 기공형성제로서 사용되는 카본 블랙(CB, carbon black)의 첨가량(10~20 wt%)과 최종 소결온도($1350{\sim}1450^{\circ}C$)를 변경하며 제어하였고, YSZ 전해질의 두께와 미세구조는 담금코팅 슬러리의 고상 분말량(YSZ, 1~5 vol%)을 제어하여 치밀한 박막의 전해질을 구현하고자 하였다. 그 결과 Ni-YSZ 연료극에서 최적의 값으로 잘 알려진 40%의 기공률은 카본 블랙을 15 wt% 첨가하고최종소결온도를 $1350^{\circ}C$로설정함으로써얻을수있었다. 담금코팅을통한 YSZ 두께는 $2{\sim}28{\mu}m$까지 제어가 가능하였고, 3 vol%의 고상분말량에서 치밀한 전해질 미세구조가 형성되었다. 최종적으로 40%의 기공률을 갖는 Ni-YSZ 연료극, $20{\mu}m$ 두께의 치밀한 YSZ전해질, LSM-YSZ 공기극으로 구성된 단위전지는 $800^{\circ}C$에서 $1.426Wcm^{-2}$의 우수한 성능을 얻을 수 있었다.

란탄 기반 페롭스카이트 촉매를 이용한 악취 유발 물질의 저온 산화 반응 (Low-temperature Oxidation of Odor Compounds over La-based Perovskite Catalyst)

  • 방용주;서정길;이기춘;박찬정;김형태;송인규
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제49권2호
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    • pp.168-174
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    • 2011
  • La을 기반으로 하는 다양한 페롭스카이트 촉매를 페치니(Pechini)법에 따라 제조하고, 이 촉매를 음식물 처리 과정에서 발생하는 악취 성분의 저온 산화 반응에 적용하여 효과적인 탈취가 이루어지도록 하였다. 배출 가스의 정량 및 정성 분석을 통하여 음식물 처리 시간에 따른 주요 악취 성분의 양을 조사하였다. 그리고 주요 악취 성분들로 구성된 표준 악취 시료는 산화 반응기의 반응물로 도입하였다. 먼저, 다양한 전이 금속 M이 치환된 La 기반 페롭스카이트 촉매($LaMO_{3}$: M=Cr, Mn, Fe, Co 및 Ni)를 제조하고 전이 금속 M의 영향을 알아보기 위해 악취 성분의 산화 반응에 적용한 결과, 테스트한 촉매 중에서 $LaNiO_3$ 촉매가 가장 우수한 촉매 활성을 보였다. 또한 촉매 활성을 증진시키기 위하여 Pt가 치환된 페롭스카이트 촉매($LaNi_{1-x}Pt_{x}O_{3}$: x=0, 0.03, 0.1 및 0.3)를 제조하였고, 이로부터 $LaNi_{0.9}Pt_{0.1}O_{3}$ 촉매가 가장 효율적인 촉매인 것을 알 수 있었다. 끝으로 저온 산화 반응에서의 페롭스카이트 촉매의 활성을 극대화하기 위하여 담지된 페롭스카이트 촉매($XLaNi_{0.9}Pt_{0.1}O_{3}/Al_{2}O_{3}$: X=페롭스카이트 함량(wt%), 0, 10, 20, 30, 40, 50 및 100)를 적용하였다. $XLaNi_{0.9}Pt_{0.1}O_{3}/Al_{2}O_{3}$ 촉매의 활성은 페롭스카이트 함량에 따라 화산형(Volcano-shaped) 곡선을 나타내었으며, 이 때 $20LaNi_{0.9}Pt_{0.1}O_{3}/Al_{2}O_{3}$ 촉매가 $180^{\circ}C$의 반응 온도에서 88.7%의 가장 높은 전환율을 보였다.

초소형 실리콘 신경탐침의 임피던스 특성 향상 연구

  • 이수진;이이재;윤효상;박재영
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.427-428
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    • 2014
  • 서론: 최근 전세계적인 고령화 진행에 따른 뇌졸중, 파킨슨병, 알츠하이머병 등과 같은 각종 뇌관련 질환에 대한 관심이 더욱 높아지고 있으며 다양한 뇌질환 치료를 위하여 뇌 신경 신호의 정확한 검출 대한 연구가 학계에서 활발히 진행되고 있다. 효과적인 뇌 신경 신호 검출을 위해서는 세포조직의 손상을 최소화 할 수 있는 초소형 신경탐침 및 극소 면적내에서 극대화된 검출 전극이 구현되어야 한다. 그러나, 극소 면적내에 구성된 소면적 전극을 통한 신호 검출은 전극 계면에서의 높은 임피던스를 야기시켜 정밀한 신경신호 검출에 어려움을 만든다. 따라서, 뇌 신경 신호 검출시 전극 계면에서의 낮은 임피던스를 검출하기 위한 다결정실리콘, 이리듐 산화막, 탄소나노튜브와 같은 다양한 전극 소재를 이용한 신경탐침 연구가 제안되어 왔다. 본 연구에서는 극소화된 전극면적과 신경세포 계면에서의 저 임피던스 신경신호 검출을 위하여 비이온성 계면활성제와 전해도금을 이용하여 높은 거칠기값을 갖는 나노동공 백금층을 검출 전극으로 활용하였다. 실험 결과: 제작된 신경탐침의 몸체는 실리콘으로 이루어지며, 탐침 끝단에는 신호 측정을 위한 나노동공 백금층을 갖는 전극들이 집적되어 있다. Fig. 1 는 제작된 나노동공 백금을 갖는 신경탐침의 이미지 (a), SEM (b), TEM (c), FESEM (d) 측정결과를 보여준다. 0.9 %의 NaCl 용액에서 제작된 신경탐침의 계면임피던스 및 위상각 변화에 대한 측정결과가 Fig. 2에 나타나 있다. 1.2 kHz 주파수에서 $942.6K{\Omega}$ ($0.029{\Omega}cm^2$, $3.14{\mu}m^2$)로 극대화된 실표면적을 갖는 나노동공 백금층에 의하여 매우 낮은 임피던스 특성을 보인 것으로 판단된다. 또한 제작된 신경탐침은 위상각이 $-82.9^{\circ}$로서 캐패시터와 같은 역할을 하고 있다고 예상할 수 있었으며 $4.6mFcm^{-2}$의 축전용량값을 보였다. Fig. 3는 1 M의 황산용액에서 나노동공백금층이 형성된 신경탐침 전극과 형성 전의 전기화학적 표면변화를 비교분석한 결과로서 나노동공 백금층의 형성 전/후의 전류응답 특성이 상이하게 나타났다. 나노동공 백금층의 실표면적 극대화로 인한 전류응답수치 또한 크게 향상 되었으며, 0~-0.25 V 영역에서의 수소 흡착에 따른 환원곡선은 전형적인 백금 특성을 보여주는 결과로 판단 할 수 있다. Table 1는 기존에 연구되었던 신경탐침들과 본 연구에서 제작된 나노동공 백금을 갖는 신경탐침의 임피던스와 캐패시턴스 특성을 비교한 결과이다. 결론: 본 연구에서는 실리콘 신경탐침 끝단에 집적된 전극상에 전해도금법을 이용하여 높은 거칠기값을 갖는 나노동공 백금층을 형성하고 전극 계면상의 낮은 임피던스를 검출을 하였다. 나노동공 백금층을 갖는 신경탐침은 순환전압전류법을 통해 극대화된 실표면적을 극대화를 확인할 수 있었으며, 극대화된 검출 전극면은 저 임피던스 측정에 용이함을 실험을 통해서 증명할 수 있었다. 따라서, 높은 거칠기값의 나노동공 백금층은 초소형화된 신경탐침상에 집적되는 전극면적소형화와 다수의 전극 구현에 효과적일 것으로 판단되며 보다 정확한 신경신호 검출을 통한 뇌질환의 명확한 이해에 유망할 것으로 판단된다.

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무기 금속 고분자 막을 도포시킨 유리질 탄소전극을 이용한 메탄올과 L-ascorbic acid의 양극 산화 거동에 관한 연구 (Studies on the Anodic Oxidation Behavior of Methanol and L-Ascorbic Acid by Using Glassy Carbon Electrodes Modified with Inorganic-Metal Polymeric Films)

  • 유광식;우상범
    • 분석과학
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    • 제11권5호
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    • pp.347-352
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    • 1998
  • 본 연구에서는 유리질 탄소 전극 표면에 혼성원자가를 가지는 무기 금속 고분자 막을 도포한 변형전극을 제조하고, 이들 변형전극의 전기화학적인 특성을 순환 전압 전류법으로 조사하였다. 그리고 이들 변형전극들을 작업전극으로 하여 메탄올과 L-ascorbic acid의 양극산화 거동을 조사하였다. Mixed valence rethenium oxo/cyanoruthenate(mv Ru-O/CN-Ru) 막, mv ruthenium oxo/cyanoferrate(mv Ru-O/$Fe(CN)_6$) 막, 및 mv ruthenium oxo/cyanoruthenate/Rhodium(mv Ru-O/CN-Ru/Rh) 막을 각각 도포하는 과정은 지정된 전위범위를 50 mV/sec의 주사속도로 전위를 걸어줌으로써 쉽게 도포할 수 있었으며, 동일한 과정을 반복 주사함으로써 막의 두께를 조절 하였다. 메탄올의 양극 산화거동을 조사한 결과는 다음과 같았다. mv Ru-O/CN-Ru 변형전극에서 메탄올의 검정곡선은 농도 기울기가 $-7.552{\mu}A/mM$로서 10 mM에서 80 mM 까지의 농도범위에서 비교적 좋은 감도를 보였다. mv Ru-O/$Fe(CN)_6$ 변형 전극의 경우에 농도 기울기는 $-5.13{\mu}A/mM$ 이었지만, 농도에 대한 전류관계의 직선 범위는 10 mM에서 100 mM까지로서 Ru 고분자 막 변형전극보다 더 넓은 범위에서 좋은 직선관계를 보였다. mv Ru-O/CN-Ru 막을 두 종류의 바탕전극에 각각 도포한 변형전극에 대하여 L-ascorbic acid의 양극 산화거동을 조사한 결과, 유리질 탄소 전극에 Ru 고분자 막을 입힌 변형전극이 Rh 막을 도포한 유리질 탄소전극에 Ru 고분자 막을 입힌 변형전극(mv Ru-O/CN-Ru/Rh)에서 보다 감도가 예민하였다. Ru 고분자 막 변형전극을 사용했을 경우에 검정곡선은 0.1 mM에서 5 mM 까지의 L-ascorbic acid 농도 범위에서 직선관계를 보였고, 기울기와 상관계수는 각각 $-84.78{\mu}A/mM$, 0.998이었다.

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(2S,3S,4S)-3,4-다이하이드록시글루타믹산의 효율적인 입체선택적 합성 (Efficient Stereoselective Synthesis of (2S,3S,4S)-3,4-Dihydroxyglutamic Acid)

  • 전종호;신나라;이종협;김영규
    • 공업화학
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    • 제25권4호
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    • pp.392-395
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    • 2014
  • 생리학적 활성을 가진 (2S,3S,4S)-3,4-다이하이드록시 글루타믹산(DHGA)을 값이 저렴하고 수급이 용이한 D-serine 유도체로부터 효율적으로 합성하였다. D-serine 유도체로부터 얻어진 ${\gamma}$-아미노-${\alpha},{\beta}$-불포화성(Z)-에스터의 아민에 다이페닐메틸렌기를 도입, 이를 이용한 입체선택적 이 중 알코올화 반응을 통해 2,3 위치에 두 개의 하이드록시기를 10 : 1 이상의 높은 선택성과 86%의 높은 수율로 도입하여 중간체 5a를 효율적으로 합성하였고, 이 중간체의 간단한 산화 및 가수분해 반응을 통해 (2S,3S,4S)-3,4-DHGA 합성에 성공하였다. 이는 11단계에 총 30%의 수율과 입체선택적인 결과로 현재까지 보고된 (2S,3S,4S)-3,4-DHGA의 합성법 중에 가장 효율적이다. 이 결과는 $OsO_4$을 이용한 입체선택적 이중 알콜화 반응이 아미노 다이올을 포함하는 다양한 생리활성 물질의 효율적인 합성에 적용할 수 있음을 뒷받침한다.

TiO2 졸-겔 코팅 막에 의한 Humic Acid의 광분해 -화학적 산화법에 의한 부식산의 분해처리 기술에 관한 연구 (II)- (The Photocatalytic Degradation of Humic Acid by TiO2 Sol-Gel Coating -Characterization of Humic Acid in the Chemical Oxidation Treatment (II)-)

  • 석상일;안복엽;서태수;이동석
    • 대한환경공학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.765-773
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    • 2000
  • $TiO_2$ 코팅매체를 이용한 humid acid의 광분해 특성을 조사하였다. $TiO_2$ 코팅은 $TiOCl_2$ 수용액을 암모니아수로 침전시킨 겔을 과산화수소로 용해한 용액 혹은 졸이나 titanium tetraisopropoxide (TTIP)의 가수분해로부터 제조한 졸을 이용하여 dip-coating법으로 제조하였다. Titanium peroxo 용액을 열처리하여 제조한 졸을 이용한 코팅층은 X-선 회절 분석으로부터 $25^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$ 온도 범위에서 모두 anatase형 결정구조를 가지고 있었다. 반면에 TTIP의 가수분해로 생성된 졸로부터 만든 코팅막은 $400^{\circ}C$ 이상에서 anatase의 결정형이 나타났다. 이로부터 titanium peroxo 용액을 열처리하여 제조한 졸은 내열성 및 비내열성 기판에도 결정성 $TiO_2$ 코팅층을 만들 수 있는 장점이 있다. 코팅막의 두께 및 균일성은 인출속도, 코팅졸의 농도 및 코팅 횟수에 영향을 받았으며, 코팅막의 두께에 따라 다양한 간섭색상을 나타냈다. 0.2M 졸을 이용하여 인출속도 2.5cm/min로 2회 코팅했을 경우, 약 50nm 두께의 투명하면서도 균일한 흐린 남색을 띠는 $TiO_2$ 코팅막을 얻을 수 있었다. 이상의 방법으로 직경 0.3cm의 유리구슬에 $TiO_2$ 코팅막을 제조한 후 $580cm^3$의 반응조를 사용하여 $UV/H_2O_2$ 공정으로 humic acid를 40분 동안 광반응시킨 결과, 초기 시료의 $COD_{cr}$ (40ppm) 을 약 85% 이상, 흡광물질을 약 95% 이상 제거하였다.

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고상법으로 합성된 리튬이온 이차전지용 음극물질로서 전이금속 피로인산화물의 전기화학적 특성 (Electrochemical Characteristics of Transition Metal Pyrophosphate as Negative Electrode Materials through Solid-state Reaction)

  • 홍민영;안상조;류지헌
    • 전기화학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.105-112
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    • 2020
  • 리튬이온 이차전지용 음극 활물질 중 전환반응을 거치는 전이금속 산화물은 높은 용량을 지니고 있으나, 아직 해결되어야 하는 여러 문제점을 지니고 있다. 본 연구에서는 새로운 음극 활물질로써 망간 피로인산화물(Mn2P2O7) 및 니켈 피로인산화물(Ni2P2O7)과 이를 포함하는 탄소 복합물질을 고상법으로 간단하게 합성하였다. 망간 피로인산화물 및 니켈 피로인산화물의 초기 가역용량은 각각 333 및 340 mAh g-1의 용량을 나타내었으며, 탄소와 복합재료를 구성하면 각각 433 및 387 mAh g-1로 가역용량이 증가하였을 뿐만 아니라 초기효율도 약 10% 정도 향상되었다. 망간 피로인산화물과 탄소와의 복합재료로 구성된 활물질이 가장 높은 초기용량과 효율을 지니며, 사이클 성능도 가장 우수하였다. 다중 음이온을 포함하는 망간 피로인산화물은 망간 산화물인 MnO와 비교하였을 때, 음이온의 질량이 크기 때문에 무게당 용량은 낮았지만, 전압곡선이 기울기를 지니는 형태를 나타내면서 충전(lithiation)전압은 0.51에서 0.57 V (vs. Li/Li+)로 높아지고, 방전(delithiation)전압은 1.15에서 1.01 V (vs. Li/Li+)로 낮아졌다. 따라서, 충전과 방전에서의 전압차이가 0.64 에서 0.44 V로 크게 감소하므로 전지의 전압효율이 개선되며, 방전과정에서 음극전위가 낮아지게 되어 완전지의 작동전압을 높일 수 있다.