Seo, Dong Hyeok;Yim, Hyeon Min;Na, Ho Yoon;Kim, Won Jin;Kim, Ryun Na;Kim, Woo-Byoung
Journal of Powder Materials
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v.28
no.5
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pp.423-428
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2021
Here, we report the development of a new and low-cost core-shell structure for lithium-ion battery anodes using silicon waste sludge and the Ti-ion complex. X-ray diffraction (XRD) confirmed the raw waste silicon sludge powder to be pure silicon without other metal impurities and the particle size distribution is measured to be from 200 nm to 3 ㎛ by dynamic light scattering (DLS). As a result of pulverization by a planetary mill, the size of the single crystal according to the Scherrer formula is calculated to be 12.1 nm, but the average particle size of the agglomerate is measured to be 123.6 nm. A Si/TiO2 core-shell structure is formed using simple Ti complex ions, and the ratio of TiO2 peaks increased with an increase in the amount of Ti ions. Transmission electron microscopy (TEM) observations revealed that TiO2 coating on Si nanoparticles results in a Si-TiO2 core-shell structure. This result is expected to improve the stability and cycle of lithium-ion batteries as anodes.
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.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.580-580
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2012
Heterostructures has unique and important properties, which may be helpful for finding many potential applications in the field of electronic, thermoelectric, and optoelectronic devices. We synthesized CdTe/Te core-shell heterostructures by vapor-solid process at low temperatures using a quartz tube furnace. Two step vapor-solid processes were employed. First, various tellurium structures such as nanowires, nanorods, nanoneedles, microtubes and microrods were synthesized under various deposition conditions. These tellurium nanostructures were then used as substrates in the second step to synthesize the CdTe/Te core-shell heterostructures. Using this method, various sizes, shapes and types of CdTe/Te core-shell structures were fabricated under a range of conditions. These structures were analysed by scanning electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, and energy dispersive x-ray spectroscopy. The vapor phase process at low temperatures appears to be an efficient method for producing a variety of Cd/Te hetero-nanostructures. In addition, the hetero-nanostructures can be tailored to the needs of specific applications by deliberately controlling the synthetic parameters.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.34
no.4
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pp.746-755
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2017
In this study, $CeO_2/TiO_2$ nanoparticle with structure of core and shell was synthesized by growing $TiO_2$ onto the surface of $CeO_2$ according to hydrolysis of $Ti(SO_4)_2$. Reaction time, temperature, concentration of $CeO_2$ slurry, pH control of $Ti(SO_4)_2$ were optimized about synthesis of $CeO_2/TiO_2$ core-shell nanoparticle. It was found that optimal mole ratio range of $CeO_2:TiO_2$ was 1:0.2~1.1, the optimal concentration of $CeO_2$ slurry was 1 %, and the optimal reaction temperature was $50^{\circ}C$. The optimal concentration of $CeO_2$ slurry could be increased up to 10 % by adjusting the pH of $Ti(SO_4)_2$ to 1 using $NH_4OH$ and adding to $CeO_2$ slurry. If reaction was carried at $80^{\circ}C$ or higher, the separated $TiO_2$ particles were obtained instead of $CeO_2/TiO_2$ core-shell nanoparticles. The optimal reaction temperature was $50^{\circ}C$ at which good shaped core-shell structure of $CeO_2/TiO_2$ was obtained.
Electrically conductive polypyrrole-polyvinylpyrrolidone (PPy-PVP) nanofiber mats with a core-shell structure have been successfully fabricated by a two-step process: the formation of FeCl3-containing PVP nanofiber mat by electrospinning, and the vapor-phase polymerization (VPP) of pyrrole monomer on the mat in a sealed chamber at room temperature. Surface morphology and chemical composition of the PPy-PVP mat were characterized by SEM, EDX and FTIR analyses. The as-prepared nonwoven mat was composed of PPy-PVP nanofibers with an average diameter of 300 nm. The sheet conductivity of the nanofiber mat was measured to be approximately 0.01 S/cm by a four-point probe. We have also investigated gas-sensing properties of PPy-PVP nanofiber mat upon exposure to methanol vapor. The PPy-PVP nanofiber sensors were observed to have excellent methanol-sensing performance. The nanofiber-based core-shell nanostructure could give an opportunity to fabricate a highly sensitive and fast response sensor due to its high surfaceto-volume ratio.
Cu-Ag powder having Core-Shell structure was prepared from by electroless plating method using agents such as $AgNO_3$, $NH_{4}OH$, Hydroquinone. Ag coated copper powders were analyzed using scanning electron microscopy(SEM) and energy dispersive X-ray spectrometer(EDX). The silver coating layer of copper powder was affected from various reaction conditions such as molar ratio of $NH_{4}OH$, $AgNO_3$, and pulp density. Free silver was generated below 0.1M or 0.3M and above of $NH_{4}OH$ mole ratio. Silver coating layer thickened as addition of $AgNO_3$. When the pulp density reached 12% with 0.2M $NH_{4}OH$, and 0.15M $AgNO_3$ at $4^{\circ}C$, silver was homogeneously distributed around the copper particles and free silver particles were not generated.
Kim, Sung-Won;Lee, Hyun-Ju;Kim, Jun-Hee;Son, Chang-Sik;Kim, Dong-Hwan
Korean Journal of Materials Research
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v.20
no.1
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pp.25-30
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2010
Si nanowire/multiwalled carbon nanotube nanocomposite arrays were synthesized. Vertically aligned Si nanowire arrays were fabricated by Ag nanodendrite-assisted wet chemical etching of n-type wafers using $HF/AgNO_3$ solution. The composite structure was synthesized by formation of a sheath of carbon multilayers on a Si nanowire template surface through a thermal CVD process under various conditions. The results of Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, and high resolution transmission electron microcopy demonstrate that the obtained nanocomposite has a Si nanowire core/carbon nanotube shell structure. The remarkable feature of the proposed method is that the vertically aligned Si nanowire was encapsulated with a multiwalled carbon nanotube without metal catalysts, which is important for nanodevice fabrication. It can be expected that the introduction of Si nanowires into multiwalled carbon nanotubes may significantly alter their electronic and mechanical properties, and may even result in some unexpected material properties. The proposed method possesses great potential for fabricating other semiconductor/CNT nanocomposites.
The aim of this work is a numerical comparison (FEM) between lattice pyramidal-core panel and honeycomb core panel for different core thicknesses. By evaluating the mid-span deflection, the shear rigidity and the shear modulus for both core types and different core thicknesses, it is possible to define which core type has got the best mechanical behaviour for each thickness and the evolution of that behaviour as far as the thickness increases. Since a specific base geometry has been used for the lattice pyramidal core, the comparison gives us the opportunity to investigate the unit cell strut angle giving the higher mechanical properties. The presented work considers a detailed FEM modelling of a standard 3-point bending test (ASTM C393/C393M Standard Practice). Detailed FEM modelling addresses to detailed discretization of cores by means of beam elements for lattice core and shell elements for honeycomb core. Facings, instead, have been modelled by using shell elements for both sandwich panels. On lattice core structure, elements of core and facings are directly connected, to better simulate the additive manufacturing process. Otherwise, an MPC-based constraint between facings and core has been used for honeycomb core structure. Both sandwich panels are entirely built of Aluminium alloy. Prior to compare the two models, the FEM sandwich panel model with lattice pyramidal core needs to be validated with 3-point bending test experimental results, in order to ensure a good reliability of the FEM approach and of the comparison. Furthermore, the analytical validation has been performed according to Allen's theory. The FEM analysis is linear static with an increasing midspan load ranging from 50N up to 500N.
Cost-effective functional phosphor nanoparticles are prepared by introducing low-cost $SiO_2$ spheres to rare-earth phosphor ($YVO_4:Eu^{3+}$, $YVO_4:Er^{3+}$, and $YVO_4:Nd^{3+}$) shells using a sol-gel synthetic method. These functional nanoparticles are characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, transmission electron microscopy, and general photoluminescence spectra. The $SiO_2$ sphere occupying the interior of the conventional phosphor is advantageous in significantly reducing the cost of expensive rare-earth phosphor nanoparticles. The sol-gel process facilitates the core-shell structure formation; the rare-earth shell phosphor has strong interactions with chelating agents on the surfaces of $SiO_2$ nanoparticles and thus forms layers of several nanometers in thickness. The photoluminescence wavelength is simply tuned by replacing the active materials of $Eu^{3+}$, $Er^{3+}$, and $Nd^{3+}$. Moreover, the photoluminescent properties of the core-shell nanoparticles can be optimized by manipulating the specific contents of active materials in the phosphors. Our simple approach substitutes low-cost $SiO_2$ for expensive rare-earth-based phosphor materials to realize cost-effective phosphor nanoparticles for various applications.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.288-288
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2013
Lithium-ion battery (LIB) is one of the most important rechargeable battery and portable energy storage for the electric digital devices. In particular, study about the higher energy capacity and longer cycle life is intensively studied because of applications in mobile electronics and electric vehicles. Generally, the LIB's capacity can be improved by replacing anode materials with high capacitance. The graphite, common anode materials, has a good cyclability but shows limitations of capacity (~374 mAh/g). On the contrary, silicon (Si) and germanium(Ge), which is same group elements, are promising candidate for high-performance LIB electrodes because it has a higher theoretical specific capacity. (Si:4200 mAh/g, Ge:1600 mAh/g) However, it is well known that Si volume change by 400% upon full lithiation (lithium insertion into Si), which result in a mechanical pulverization and poor capacity retention during cycling. Therefore, variety of nanostructure group IV elements, including nanoparticles, nanowires, and hollow nanospheres, can be promising solution about the critical issues associated with the large volume change. However, the fundamental research about correlation between the composition and structure for LIB anode is not studied yet. Herein, we successfully synthesized various structure of nanowire such as Si-Ge, Ge-Carbon and Si-graphene core-shell types and analyzed the properties of LIB. Nanowires (NWs) were grown on stainless steel substrates using Au catalyst via VLS (Vapor Liquid Solid) mechanism. And, core-shell NWs were grown by VS (Vapor-Solid) process on the surface of NWs. In order to characterize it, we used FE-SEM, HR-TEM, and Raman spectroscopy. We measured battery property of various nanostructures for checking the capacity and cyclability by cell-tester.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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