• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.407-413
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• 2022

본 연구는 생체 모방 폴리아민 복합체를 통해 아민 그룹(amine group)이 기능화 되고 크기 조절이 간편한 실리카 나노입자의 합성 방법에 관한 것이다. 먼저, 실리카 나노입자를 합성하기 위한 촉매로써 polyallylamine hydrochloride(PAH)와 인산 이온(phosphate ion)으로 구성된 폴리아민 나노 복합체를 형성하였다. 복합체의 크기는 pH 조건에 따라 가역적인 조절이 가능하다. 나노 복합체에 존재하는 PAH 주쇄의 다량의 아민 그룹들은 silicic acid의 축합(condensation) 반응을 촉매 하며, 결과적으로 실리카 나노입자를 매우 빠른 시간 내에 합성할 수 있다. 최종적으로 pH 조건에 따라 다양한 크기를 갖는 실리카 나노 입자를 합성하였다. 실리카 나노입자의 합성 과정에서 촉매 역할을 하는 PAH는 나노입자의 내부 및 표면에 함입되고 합성된 실리카 나노입자의 표면에 아민 그룹이 노출된다. 본 방법은 실리카 나노입자의 합성과 표면개질이 동시에 이루어지며, 아민 그룹이 도입된 실리카 나노입자를 다양한 크기로 조절하여 손쉽게 합성할 수 있다. 최종적으로, 본 연구에서 제시한 방법은 기존의 합성법 보다 온화한 조건 하에서 단시간 내에 실리카 나노입자를 합성할 수 있으며, 생체 공학 및 재료 분야에서 적용되어 넓게 활용될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.480.2-480.2
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• 2014

Electrochemical capacitors have been the most strong energy storage devices due to high power density and long cycle stability. Pristine carbon nanotubes are promising electrode materials for excellent electrical conductivity and high specific surface area in electrochemical capacitor. However, the practical application of pristine carbon nanotubes was limited by the aggregation into bundles due to van der Waals force. In this research, we explained how multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) functionalized by carboxyl, sulfonic, and amine groups (CNT-COOH, CNT-SO3H, CNT-NH2) to improve the performances of MWCNT. Functionalized CNTs showed two- to four-fold increase in capacitance over that of pristine CNTs, while maintaining reasonable cyclic stability. But, the CNT-COOH showed the lowest rate capability of 57% compared to 84%, 86% of CNT-SO3H and CNT-NH2. As demonstrated by the spectroscopic analysis, This reseach showed how surface functional group of carbon nanotubes change capacitor performances.

• 공업화학
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• 제27권1호
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• pp.80-85
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• 2016

넓은 비표면적과 큰 기공 부피를 갖는 실리카에 다양한 아미노실란 화합물을 in-situ 중합법을 통해 기능화 후 이산화탄소 흡착 특성을 확인하였다. 이산화탄소 흡착 기능기로 아민기가 포함된 아미노실란 화합물이 사용되었다. 흡착제의 흡착 특성 분석을 위해 질소 흡 탈착 실험과 원소분석, in situ FT-IR, TGA를 이용하였다. 흡착제 합성 전후를 비교하였을 때 폴리아미노실란이 기능화되면 표면적과 기공부피 및 크기가 감소하였으며 실리카 기공 부피의 70%에 해당하는 폴리아미노실란 화합물을 기능화 시켰을 경우 기공 부피의 100% 기능화 보다 이산화탄소 흡착능이 향상되었다. 흡착 온도를 비교하며 $30^{\circ}C$보다 $75^{\circ}C$에서 폴리아미노실란 화합물의 열팽창과 자유부피 증가로 흡착능이 증가하였고, 2NS/NPS-2의 경우 기공 부피 70% 기능화와 흡착 온도 $75^{\circ}C$에서 9.2 wt%의 높은 $CO_2$ 흡착능을 보였다.

• 청정기술
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• 제20권2호
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• pp.116-122
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• 2014

수열합성 또는 후처리 방법을 통해 산 또는 염기능을 나타내는 다양한 종류의 이원기능 금속-유기 구조체 물질을 제조하여 대표적인 방향제 원료 중 하나인 자스민알데하이드(jasminaldehyde)를 합성하기 위한 벤즈알데하이드(benzaldehyde, $C_6H_5CHO$)와 헵탄알(heptanal, $C_6H_{13}CHO$)의 알돌 축합반응의 촉매로 활용하였다. 실험 결과, 산 또는 염기점 모두에서 축합반응이 진행되었으며, 촉매 성능은 기능기의 도입 여부 및 종류와 금속-유기 구조체의 물리적인 특성에 크게 의존하였다. Jasminaldehyde 선택도는 황산 기능기를 도입한 경우에는 금속-유기 골격체의 종류에 상관없이 감소하였으나, 아민 기능기를 도입한 경우에는 금속-유기 골격체의 종류에 따라 상반된 경향을 나타내었다. 평가한 촉매 중 MIL-101의 촉매 성능이 가장 우수하였는데, 이러한 결과는 MIL-101이 알돌 축합반응의 촉매로 작용하기에 충분한 산량과 적당한 산세기를 가지고 있으며, 세공 크기가 넓어 크기가 큰 생성물의 물질이동 측면에서 유리하기 때문인 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.173-178
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• 2016

Graphene oxide (GO) was concurrently reduced and functionalized using long alkyl chain dodecyl amine (DA). The DA functionalized GO (DA-G) was assumed to disperse homogenously in linear low density polyethylene (LLDPE). Subsequently, DA-G was used to fabricate DA-G/LLDPE composites by melt mixing technique. Fourier transform infrared spectra analysis was performed to ascertain the simultaneous reduction and functionlization of GO. Field emission scanning electron microscopy analysis was performed to ensure the homogenous distribution and dispersion of DA-G in LLDPE matrix. The enhanced storage modulus value of the composites validates the homogenous dispersion of DA-G and its good interfacial interaction with LLDPE matrix. An increased in tensile strength value by ~ 64% also confirms the generation of good interface between the two constituents, through which efficient load transfer is possible. However, no significant improvement in glass transition temperature was observed. This simple technique of fabricating LLDPE composites following industrially viable melt mixing procedure could be realizable to developed mechanically strong graphene based LLDPE composites for future applications.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권3호
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• pp.284-293
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• 2019

Herein, we report an electrode surface with a hierarchical assembly of wild-type M13 virus nanofibers (M13) to nucleate the AuPt alloy nanostructures by electrodeposition. M13 was pulled on the electrode surface to produce a virus film, and then a layer of sol-gel matrix (SSG) was wrapped over the surface to protect the film, thereby a bio-template was constructed. Blending of metal binding domains of M13 and amine groups of the SSG of the bio-template were effectively nucleate and directed the growth of nanostructures (NSs) such as Au, Pt and AuPt alloy onto the modified electrode surface by electrodeposition. An electrocatalytic activity of the modified electrode toward methanol oxidation in alkaline medium was investigated and found an enhanced mass activity ($534mA/mg_{Pt}$) relative to its controlled experiments. This bio-templated growth of NSs with precise composition could expedite the intention of new alloy materials with tuneable properties and will have efficacy in green energy, catalytic, and energy storage applications.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.616-616
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• 2013

그래핀(Graphene)은 열전도도가 높고 전자 이동도(200,000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 전계 효과 트랜지스터(Field effect transistor; FET), 유기 전자 소자(Organic electronic device)와 광전자 소자(Optoelectronic device) 같은 반도체 소자에 응용 가능하다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ionirradiation)등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization)등의 방법으로 그래핀의 전도도를 향상시킬 수 있었다. 그러나 이러한 방법들은 기판의 표면을 거칠게 하며, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가조립 단층막법(Self-assembled monolayers; SAMs)을 이용하여 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면, 자가조립 단층막의 기능기에 따라 그래핀의 일함수를 조절 가능하고 운반자 농도나 도핑 유형을 변화시켜 소자의 전기적 특성을 최적화 할 수 있다 [1-3]. 본 연구에서는 PET(polyethylene terephthalate) 기판에 SAMs를 이용하여 유연하고 투명한 그래핀 전극을 제작하였다. 산소 플라즈마와 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES)를 이용하여 PET 기판 표면 위에 하이드록실 기(Hydroxyl group; -OH)와 아민 기(Amine group; -NH2)를 순차적으로 기능화 하였고, 그 위에 화학적 기상 증착법을 이용하여 합성한 대면적의 균일한 그래핀을 전사하였다. PET 기판 위에 NH2 그룹이 존재하는 것을 접촉각 측정(Contact angle measurement)과 X-선 광전자 분광법(Xray photoelectron spectroscopy: XPS)을 통해 확인하였으며, NH2그룹에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 전류-전압 특성곡선(I-V characteristic curve)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 유연하고 투명한 기판 위에 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• 폴리머
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• 제30권3호
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• pp.217-223
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• 2006

방사선 동시조사에 의해 폴리올레핀 복합 섬유 표면에 고관능성 아민화 이온교환섬유를 합성하였다. 총 조사선량이 증가할수록 그래프트율도 증가하였으며 GMA 농도 50%에서 그래프트율은 최대 365%로 최대 값을 나타내었다. 또한 그래프트 반응은 극성용매에서 일어나며 Mohr's salt, 황산의 함량 $1.0\times10^{-3}M$, 0.1 M에서 그래프트율은 최대 190% 이었다. 아민화 반응은 아민화제의 종류에 따라 각기 다르게 나타났으며 메틸아민의 경우 반응성이 가장 좋았으며 트리에틸아민의 반응성이 가장 낮게 나타났다. 이온교환섬유의 함수율과 이온 교환용량은 아민화율이 증가할수록 높게 나타났으며 비표면적은 그래프트 반응과 아민화 반응이 진행됨에 따라 급격히 감소하는 경향을 보였다.

• 접착 및 계면
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• 제19권1호
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• pp.19-29
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• 2018

바다에서 서식하는 홍합의 독특한 수중 접착성을 모방하여 개발된 폴리도파민 (polydopamine) 코팅 기술은 2007년 처음 발표된 이래 지난 10년 동안 전세계적으로 매우 크게 발전하였다. 표면 비특이적인 코팅 능력을 통해 이제까지 표면 개질이 어려웠던 다양한 표면을 제한 없이 기능화 할 수 있는 유일한 표면 화학으로 자리 잡았으며, 또한 다양한 반응 조건에서의 코팅 방법이 새롭게 보고되면서, 산업 전반에 걸친 폴리도파민의 응용 범위가 기하급수적으로 넓어지고 있다. 한편, 밝혀지지 않은 폴리도파민의 복잡한 화학적 구조와 형성 반응 메커니즘에 관한 재료화학적 기초 연구도 지속적으로 보고되고 있으며, 폴리도파민의 전구체인 도파민 (dopamine)과 유사한 분자 구조를 가지는 다양한 카테콜아민 (catecholamine) 화합물과 폴리페놀 (polyphenol)의 표면 코팅 능력이 새로이 밝혀지고 있다. 본 연구에서는, 지난 10년 동안 전세계적으로 급속한 발전을 이룬 폴리도파민의 특성 및 응용 분야에 대해 살펴보고, 이를 통해 폴리도파민의 표면 화학 분야에서의 의의와 가능성에 대해 논의하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.317.2-317.2
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• 2013

Ultrathin oxide encapsulated metal-oxide hybrid nanocatalysts have been fabricated by a soft chemical and facile route. First, SiO2 nanoparticles of 25~30 nm size have been synthesized by modified Stobber's method followed by amine functionalization. Metal nanoparticles (Ru, Rh, Pt) capped with polymer/citrate have been deposited on functionalized SiO2 and finally an ultrathin layer of TiO2 coated on surface which prevents sintering and provides high thermal stability while maximizing the metal-oxide interface for higher catalytic activity. TEM studies confirmed that 2.5 nm sized metal nanoparticles are well dispersed and distributed throughout the surface of 25 nm SiO2 nanoparticles with a 3-4 nm TiO2 ultrathin layer. The metal nanoparticles are still well exposed to outer surface, being enabled for surface characterization and catalytic activity. Even after calcination at $600^{\circ}C$, the structure and morphology of hybrid nanocatalysts remain intact confirm the high thermal stability. XPS spectra of hybrid nanocatalyst suggest the metallic states as well as their corresponding oxide states. The catalytic activity has been evaluated for high temperature CO oxidation reaction as well as photocatalytic H2 generation under solar simulation. The design of hybrid structure, high thermal stability, and better exposure of metal active sites are the key parameters for the high catalytic activity. The maximization of metal-TiO2 interface interaction has the great role in photocatalytic H2 production.