• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.211-221
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• 2023

본 연구는 에너지 저장 응용을 위한 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질 및 CxNy-C 유연 전극의 합성 및 특성에 관한 연구이다. 이중 기능을 갖는 PVI-PGMA 공중합체는 우수한 이온 전도성을 나타내었으며, PVI-GMA73/LiTFSI200 막 전해질은 1.0 × 10^-3 S cm^-1의 최고 전도도를 달성하였다. CxNy-C 전극의 전기화학적 성능을 체계적으로 분석하였으며, C3N2-C는 나노와이어와 다면체로 구성된 높은 연결성을 갖는 하이브리드 구조와 이중 Co/Ni 산화물을 포함하여 풍부한 산화환원 활성 부위와 이온 확산을 용이하게 하는 특징으로 인해 958 F g^-1의 최고용량 및 최소한의 전하 전달 저항(R_ct)을 달성하였다. 흑연 탄소 껍질의 존재는 충전-방전 동안 높은 전기화학적 안정성에 기여하였다. 이러한 결과들은 고성능 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터 및 리튬 이온 전지와 같은 첨단 에너지 저장 장비에 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질과 CxNy-C 전극을 활용하는 잠재력을 보여주었으며, 지속 가능하고 고성능의 에너지 저장 기술을 더욱 발전시키는 길을 열어가고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권3호
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• pp.262-268
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• 2024

본 연구에서는 고성능 리튬이온전지용 음극 소재로써 2차원 구조의 티타늄 카바이드(MXene)와 나노 실리콘의 정전기적 결합을 통한 MXene/Si 음극 복합소재를 제조하였다. LiF/HCl을 이용하여 Ti₃AlC₂ MAX를 에칭해 Ti₃C₂T_x MXene을 제조하였으며, 정전기적 결합을 형성하기 위해 나노 실리콘의 표면을 CTAB (Cetyltrimethylammonium bromide)을 활용하여 양전하로 대전하였다. MXene/Si 음극 복합소재는 제조된 MXene과 대전 된 실리콘의 간단한 혼합 공정을 통해 성공적으로 제조되었다. 제조된 복합소재의 물리적 특성과 전기화학적 특성을 MXene과 실리콘의 조성비에 따라 조사하였으며, 전극의 안정성을 평가하기 위해 충·방전 사이클 후의 전극 표면을 분석하였다. MXene/Si 복합소재는 MXene 대비 실리콘 조성 비율이 2, 3 및 4로 증가할수록 1962.9, 2395.2 및 2504.3 mAh/g의 높은 초기 방전용량을 나타내었다. MXene과 실리콘 조성비가 1 : 4인 MXene/Si-4는 100 사이클에서 1387.5 mAh/g의 가역 용량과 74.5%의 용량 유지율을 나타내었으며, 4.0 C의 높은 율속에서도 700.5 mAh/g으로 높은 용량을 발현하였다. 이러한 결과를 통해 정전기적 결합으로 제조된 MXene/Si 복합소재는 고성능 리튬이온배터리용 음극소재로 적용 될 수 있다.

• 한국표면공학회지
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• 제57권4호
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• pp.317-324
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• 2024

We demonstrate a direct growth of carbon nanotubes (CNTs) on the surface of LiFePO₄ (LFP) powders for use in lithium-ion batteries (LIB). LFP has been widely used as a cathode material due to its low cost and high stability. However, there is a still enough room for development to overcome its low energy density and electrical conductivity. In this study, we fabricated novel structured composites of LFP and CNTs (LFP-CNTs) and characterized the electrochemical properties of LIB. The composites were prepared by direct growth of CNTs on the surface of LFP using a rotary chemical vapor deposition. The growth temperature and rotation speed of the chamber were optimized at 600 ℃ and 5 rpm, respectively. For the LIB cell fabrication, a half-cell was fabricated using polytetrafluoroethylene (PTFE) and carbon black as binder and conductive additives, respectively. The electrochemical properties of LIBs using commercial carbon-coated LFP (LFP/C), LFP with CNTs grown for 10 (LFP/CNTs-10m) and 30 min(LFP/CNTs-30m) are comparatively investigated. For example, after the formation cycle, we obtained 149.3, 160.1, and 175.0 mAh/g for LFP/C, LFP/CNTs-10m, and LFP/CNTs-30m, respectively. In addition, the improved rate performance and 111.9 mAh/g capacity at 2C rate were achieved from the LFP/CNTs-30m sample compared to the LFP/CNTs-10m and LFP/C samples. We believe that the approach using direct growth of CNTs on LFP particles provides straightforward solution to improve the conductivity in the LFP-based electrode by constructing conduction pathways.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권2호
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• pp.415-419
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• 2012

Electrochemical characteristics of nitrite ion were investigated at a poly(methylene blue)-modified glassy carbon electrode by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. The poly(methylene blue)-modified glassy carbon electrode exhibited enhanced anodic signals for nitrite. The effects of key parameters on the detection of nitrite were evaluated at the modified electrode, such as pH, accumulation time, and scan rate. Under optimum condition, the chemically modified electrode can detect nitrite in the concentration range $2.0{\times}10^{-6}$ to $5.0{\times}10^{-4}$ M with the detection limit of $2.0{\times}10^{-6}$ M and a correlation coefficient of 0.999. The detection of nitrite using the chemically modified electrode was not affected by common ions such as $Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Cl^-$, $HPO_4^{2-}$ and $H_2PO_4^- $. The modified electrode showed good stability and reproducibility. The practical application of the present method was successfully applied to the determination of nitrite ion in cabbage samples.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권spc8호
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• pp.3081-3089
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• 2011

A series of new bis-thienylanthracene derivatives D1~D5 containing 9,10-antharcene moiety in the center and 2-methylenemalonotitrile or 2-cyanoacrylic acid functional group on the terminal thiophenes were synthesized and characterized by $^1H$-NMR and high-resolution mass spectroscopy. Their optical, electrochemical, and thermal properties were measured. They have absorption ${\lambda}_{max}$ in the range of 437~480 nm and max of $7.4{\times}10^3{\sim}2.0{\times}10^4M^{-1}cm^{-1}$. The substitution of 2-cyanoacrylic acid group allows greater value of ${\varepsilon}_{max}$ than that of 2-methylenemalonotitrile. TGA curves showed that D4 and D5 which have 2-cyanoacrylic acid functional group on the terminal thiophene(s) exhibit good thermal stability and D4 was thermally stable up to $400^{\circ}C$. Their optical properties and LUMO energy levels measured suggest that they can serve as potential candidates for electron donor materials of organic photovoltaic cells (OPVs) or D4 and D5 which contain 2-cyanoacrylic acid group can be used as organic dyes of dye-sensitized solar cells (DSSCs).

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.693-697
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• 2016

본 연구에서는 탄소나노튜브(CNT), 글루코스 산화효소(Glucose oxidase, GOx) 및 다양한 분자량의 가지달린 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine, branched, bPEI)을 물리적으로 결합하여 GOx/PEI/CNT 구조를 제조한 뒤, 가교제인 테레프타랄데하이드(Terephthalaldehyde, TPA)와 알돌축합반응을 통해 TPA/[GOx/bPEI/CNT] 구조의 촉매를 합성하였으며, 각각의 전기화학적 특성 및 장기안정성 등을 평가하였다. GOx/PEI/CNT의 경우, PEI의 분자량의 증가에 따라 유의한 차이를 확인할 수 없었으나, TPA 도입한 TPA/[GOx/bPEI/CNT]는 PEI 분자의 증가에 따라 전자전달 및 장기안정성은 향상되며 글루코스의 물질전달은 감소함을 확인하였다. 또한 효소연료전지 음극 촉매로서의 최적 bPEI 분자량을 확인한 결과, 750 k PEI를 이용한 촉매(TPA/[GOx/bPEI-750k/CNT]에서 최고의 최대전력밀도($0.995mW{\cdot}cm^{-2}$)를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권5호
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• pp.345-350
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• 2018

Nanomaterials have considerable potential to solve several key challenges in various electrochemical devices, such as fuel cells. However, the use of nanoparticles in high-temperature devices like solid-oxide fuel cells (SOFCs) is considered problematic because the nanostructured surface typically prepared by deposition techniques may easily coarsen and thus deactivate, especially when used in high-temperature redox conditions. Herein we report the synthesis of a self-regenerated Pd metal nanoparticle on the perovskite oxide anode surface for SOFCs that exhibit self-recovery from their degradation in redox cycle and $CH_4$ fuel running. Using Pd-doped perovskite, $La(Sr)Fe(Mn,Pd)O_3$, as an anode, fairly high maximum power densities of 0.5 and $0.2cm^{-2}$ were achieved at 1,073 K in $H_2$ and $CH_4$ respectively, despite using thick electrolyte support-type cell. Long-term stability was also examined in $CH_4$ and the redox cycle, when the anode is exposed to air. The cell with Pd-doped perovskite anode had high tolerance against re-oxidation and recovered the behavior of anodic performance from catalytic degradation. This recovery of power density can be explained by the surface segregation of Pd nanoparticles, which are self-recovered via re-oxidation and reduction. In addition, self-recovery of the anode by oxidation treatment was confirmed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM).

• 전기학회논문지
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• 제67권3호
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• pp.413-418
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• 2018

In this paper, we describe the development of a non-enzymatic glucose sensor based on copper nanocubes(Cu NCs) electroplated laser induced graphene(LIG) electrodes which can detect a certain range of glucose concentrations. $CO_2$ laser equipment was used to form LIG electrodes on the PI film. This fabrication method allows easy control of the LIG electrode size and shape. The Cu NCs were electrochemically deposited on the LIG electrodes to improve electron transfer rates and thus enhancing electrocatalytic reaction with glucose. The average sheet resistances before and after electroplating were $15.6{\Omega}/{\Box}$ and $19.6{\Omega}/{\Box}$, respectively, which confirmed that copper nanocubes were formed on the laser induced graphene electrodes. The prepared electrode was used to measure the current according to glucose concentration using an electrochemical method. The LIG electrodes with Cu NCs demonstrated a high degree of sensitivity ($1643.31{\mu}A/mM{\cdot}cm^2$), good stability with a linear response to glucose ranging from 0.05 mM to 1 mM concentration, and a limit of detection of 0.05 mM. In order to verify that these electrodes can be used as flexible devices, the electrodes were bent to $30^{\circ}$, $90^{\circ}$, and $180^{\circ}$ and cyclic voltammetry measurements were taken while the electrodes were bent. The measured data showed that the peak voltage was almost constant at 0.42 V and the signal was stable even in the flexed condition. Therefore, it is concluded that these electrodes can be used in flexible sensors for detecting glucose in the physiological sample like saliva, tear or sweat.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권3호
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• pp.229-233
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• 2015

파이로프로세싱 전해환원 공정에서 현재 사용 중인 Pt 양극을 대체하기 위한 소재 개발은 매우 중요하다. 이 연구에서는 전기화학 반응시 산소를 발생시키는 전도성 세라믹 양극으로서 TiN의 전기화학적 거동을 알아보았다. UO₂의 전해환원이 일어나는 동안 TiN 양극의 적합성과 안정성에 대한 평가를 진행하였다. LiCl-Li₂O 용융염에서 TiN 양극을 이용하여 UO₂를 전기화학적으로 금속 U로 변환시킬 수 있었다. 반응 도중 TiN의 산화 반응은 관찰되지 않았다. 하지만 TiN 내부에서 공공이 생기는 것을 확인하였으며, 이에 따라 소재 수명에 제한이 있을 것으로 판단된다.

• 대한화학회지
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• 제44권1호
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• pp.17-23
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• 2000

전기화학적으로 중합한 $[Ru(v-bpy)_3]^{2+}$의 다가 양이은성 고분자 피막전극을 $PF6^-/ClO_4^-$대이온의 비가 1:1 정도 되게 한 후에 우라늄과의 착물의 안정도상수가 각각 38.6과 17.5인 xylenoI orange와 diethyldithiocarbamate로 변성한 전극을 제작하였다. 이를 이용하여 용액중의 U(VI)을 정량할 수 있는 여러 회 사용이 가능한 전극을 제작하였다. 이 때에 분석용 신호를 얻기 위한 전극은 Pt/p-$[Ru(v-bpy)_3]^{2+}$, ligand, U(VI)이며 염화은 기준전극을 사용하였다. 벗김전압전류 과정에서는 전자전달이 지배적인 과정이었으며, 검정선은 $1.0{\times}10^{-3}{\sim}1.0{\times}10^{-7}$ M 범위에서 0.99의 좋은 상관관계와 5${\sim}$8%의 상대 표준편차를 나타냈다.