• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권12호
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• pp.4084-4092
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• 2012

Theoretical calculations based on density functional theory (DFT) were performed to study the substituent effect on the geometric and electronic structures as well as the biological behavior of technetium-99m-labeled diphosphonate complexes. Optimized structures of these complexes are surrounded by six ligands in an octahedral environment with three unpaired 4d electrons ($d^3$ state) and the optimized geometry of $^{99m}Tc$-MDP agrees with experimental data. With the increase of electron-donating substituent or tether between phosphate groups, the energy gap between frontier orbitals increases and the probability of non-radiative deactivation via d-d electron transfer decreases. The charge distribution reflects a significant ligand-to-metal electron donation. Based on the calculated geometric and electronic structures and biologic properties of $^{99m}Tc$-diphosphonate complexes, several structure-activity relationships (SARs) were established. These results may be instructive for the design and synthesis of novel $^{99m}Tc$-diphosphonate bone imaging agent and other $^{99m}Tc$-based radiopharmaceuticals.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제13권3호
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• pp.362-368
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• 2022

The application of polymer composite electrolyte in all-solid-state lithium-sulfur battery (ASSLSBs) can guarantee high energy density and improve the interface contact between electrolyte and electrode, which has a broader application prospect. However, the inherent insulation of the sulfur-cathode leads to a low electron/ion transfer rate. Carbon materials with high electronic conductivity and electrolyte materials with high ionic conductivity are usually selected to improve the electron/ion conduction of the composite cathode. In this work, PEO-LiTFSI-LLZO composite polymer electrolyte (CPE) with high ionic conductivity was prepared. The ionic conductivity was 1.16×10^-4 and 7.26×10^-4 S cm^-1 at 20 and 60℃, respectively. Meanwhile, the composite sulfur cathode was prepared with Sulfur, reduced graphene oxide and composite polymer electrolyte slurry (S-rGO-CPEs). In addition to improving the ion conductivity in the cathode, CPEs also replaces the role of binder. The influence of different contents of CPEs in the cathode material on the performance of the constructed battery was investigated. The results show that the electrochemical performance of the all-solid-state lithium-sulfur battery is the best when the content of the composite electrolyte in the cathode is 40%. Under the condition of 0.2C and 45℃, the charging and discharging capacity of the first cycle is 923 mAh g^-1, and the retention capacity is 653 mAh g^-1 after 50 cycles.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.52-57
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• 2023

본 연구는 고성능 유연 전극 소재 개발을 위한 기초 연구로, 유연 전극 소재의 성능을 향상시키기 위해 금속 산화물 CuO nanoparticles (CuO NPs)를 도입하여 탄소나노튜브 섬유(carbon nanotube fiber; CNT fiber) 표면 위에 전기화학적 증착시켜 CNT fiber/CuO NPs 전극을 합성하고, 이를 전기화학적 비효소 글루코스 센서에 적용하였다. 이 전극의 표면 및 elemental composition 분석은 주사전자 현미경(SEM)과 에너지분산형 분광분석법(EDS)을 이용하였으며, 전극의 전기화학적 특성 및 글루코스에 대한 센싱 성능은 순환전압 전류법(CV)과 전기화학 임피던스법(EIS), 시간대전류법(CA)을 통해 조사되었다. CNT fiber/CuO NPs 전극은 CNT fiber의 우수한 특성과 함께 CuO NPs 도입에 따른 약 2.6배의 유효 전극면적(active surface area) 증가 효과와 11배 정도의 향상된 전자전달(electron transfer) 특성 및 우수한 전기적 촉매 활성(electrocatalytic activity) 덕분에 CNT fiber 유연 기반 전극의 글루코스 검출에 대한 성능이 개선되었다. 따라서, 본 연구를 기반으로 다양한 나노구조체를 활용한 고성능 유연 전극 소재 개발이 기대된다.

• 전기화학회지
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• 제23권2호
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• pp.47-55
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• 2020

고에너지 밀도의 리튬이온 이차전지를 구성하기 위하여 고로딩 LiCoO₂ 양극을 구성하였으며, 이의 전극설계를 다르게 하며 전기화학적 특성을 비교하였다. 기준로딩을 적용한 전극의 경우 약 2.2 mAh/㎠의 로딩값을 가지도록 하고, 고로딩 전극의 경우 약 4.4 mAh/㎠의 로딩값을 가지도록 전극을 제조하였다. 이때 도전재인 카본블랙의 함량과 전극의 기공도를 다르게 구성하여 전극 내의 전자전도도와 이온전도도가 고로딩 전극의 성능에 주는 영향을 비교하였다. 도전재의 함량이 증가할수록 전기화학적 성능이 향상될 것으로 기대하였으나, 도전재의 함량이 7.5 질량%까지 증가하게 되면 오히려 성능의 저하가 발생하였다. 이는 도전재가 충분히 제공된 경우에는, 동일한 로딩의 전극구성에서 활물질인 LiCoO₂ 구성비의 감소로 인해 전극두께가 증가하기 때문에 이로 인한 분극증가가 원인으로 판단된다. 그리고 전극의 기공도를 증가시키게 되면 이온전달의 경로는 확장될 수 있으나, 입자들 간의 접촉이 저하되고 전극의 두께가 증가하기 때문에 전극 내 전자전달은 불리하게 된다. 따라서, 전극의 압착을 강하게 하여 기공도를 낮출수록 전자전달이 개선되어 전지의 성능이 향상되었다. 고로딩 전극의 제조에 있어서는 전자전달의 경로를 충분히 확보하면서 전극두께를 감소시키는 전극설계가 필요하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.727-731
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• 2008

계면활성제(P123)를 주형물질로 사용하여 메조포러스 구조의 Pt-Au 합금박막을 전기화학적 증착법에 의해 ITO가 코팅된 유리 위에 합성하였다. 전해질은 각각 10 mM의 $H_2PtCl_6$와 $HAuCl_4$의 혼합용액에 일정량의 계면활성제를 첨가하여 사용하였다. TEM(Transmission Electron Microscopy) 분석을 통하여 기공구조를 확인하였고, SEM(Scanning Electron Microscopy) 분석을 통하여 합성된 박막의 표면입자의 형태를 확인하였다. 합성된 메조포러스 구조의 Pt-Au 합금박막의 입자 함량비는 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석으로 조사하였다. 메탄올 산화에 대한 전기화학적 촉매활성과 박막의 안정성을 평가한 결과 메조포러스 구조일 때, 넓은 표면적으로 인해 산화전류밀도가 월등히 증가함을 알 수 있었으며, 순수한 Pt박막과 비교하였을 때 소량의 Au입자의 첨가로 촉매적 안정성이 향상됨을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1994년도 제6회 학술발표회 논문개요집
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• pp.50-50
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• 1994

Half-metallic Heusler alloys (NiMnSb, ppdMnSb, pptMnSb) have attracted much attention due to their unique electronic and magnetic structures. Sppin-ppolarized band structure calculation ppredicts metallic behavior for the majority sppin states and semiconductor behavior for the minority sppin states. We have studied the electronic structures of these half-metallic Heusler alloys by core-level pphotoemission sppectroscoppy of Mn 2pp and 3s XppS sppectra. We found large intensities of Mn 2pp satellites and 3s exchange spplitting comppared with other metal Mn-alloys. These satellite structure can be understood by applying Anderson imppurity model. This fact supports the calculated sppin pprojected ppartial density of states which suggests that the valence electrons be highly sppin ppolarized near Fermi level and that the electrons involved with charge-transfer be mainly minority sppin ones which have semiconducting band structure. The trend of charge transfer energies Δ from ligands (Sb 5pp) to Mn 3d, obtained from our model fitting, is consistent with that calculated from sppin pprojected ppartial density of state. Also the trend of d-d electron correlation energies U calculated from Mn Auger line L3 VV by Mg $K\alpha$ source is comppatible with that resulted from our model fitting. We fitted the Mn 3s curve in the same way as for insulating Mn comppounds by using the same pparameters calculated from Mn 2pp curve fitting exceppt for the Coulomb interaction energy Q between core hole and d-electrons. The 3s sppectra were analyzed by combing the charge transfer model and a simpple model taking into account the configuration mixing effect due to the intra-shell correlation. We found that the exchange interaction between 3s hole and 3d electrons is mainly respponsible for the satellite of Mn 3s sppectra. This is consistent with the neutron scattering data, which suggests local 3d magnetic moment. We find that the XppS analysis results of Mn 2pp and 3s satellite structures of half-metallic Heusler alloys are very similar to those of insulating transition metal comppounds.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.68-69
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• 2011

The process of charge transfer at the interface between two semiconductors or between a metal and a semiconductor plays an important role in many areas of technology. The optimization of such devices requires a good theoretical description of the interfaces involved. This, in turn, has motivated detailed mechanistic studies of interfacial charge-transfer reactions at metal/organic, organic/organic, and organic/inorganic semiconductor heterojunctions. Charge recombination of photo-induced electron with redox species such as oxidized dyes or triiodide or cationic HTM (hole transporting materials) at the heterogeneous interface of $TiO_2$ is one of main loss factors in liquid junction DSSCs or solid-state DSSCs, respectively. Among the attempts to prevent recombination reactions such as insulating thin layer and lithium ions-doped hole transport materials and introduction of co-adsorbents, although co-adsorbents retard the recombination reactions as hydrophobic energy barriers, little attention has been focused on the anchoring processes. Molecular engineering of heterogeneous interfaces by employing several co-adsorbents with different properties altered the surface properties of $TiO_2$ electrodes, resulting to the improved power conversion efficiency and long-term stability of the DSSCs. In this talk, advantages of the coadsorbent-assisted sensitization of N719 in preparation of DSSCs will be discussed.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권8호
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• pp.2743-2750
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• 2011

Lanthanide(III)-cored complex as a wavelength conversion material has been successfully designed and synthesized for highly efficient dye-sensitized solar cells, for the first time, since light with a short wavelength has not been effectively used for generating electric power owing to the limited absorption of these DSSCs in the UV region. A black dye (BD) was chosen and used as a sensitizer, because BD has a relatively weak light absorption at shorter wavelengths. The overall conversion efficiency of the BD/WCM device was remarkably increased, even with the relatively small amount of WCM added to the device. The enhancement in $V_{oc}$ by WCM, like DCA, could be correlated with the suppression of electron recombination between the injected electrons and $I_3{^-}$ ions. Furthermore, the short-circuit current density was significantly increased by WCM with a strong UV light-harvesting effect. The energy transfer from the Eu(III)-cored complex to the $TiO_2$ film occurred via the dye, so the number of electrons injected into the $TiO_2$ surface increased, i.e., the short-circuit current density was increased. As a result, BD/WCM-sensitized solar cells exhibit superior device performance with the enhanced conversion efficiency by a factor of 1.22 under AM 1.5 sunlight: The photovoltaic performance of the BD/WCM-based DSSC exhibited remarkably high values, $J_{sc}$ of 17.72 mA/$cm^2$, $V_{oc}$ of 720 mV, and a conversion efficiency of 9.28% at 100 mW $cm^{-2}$, compared to a standard DSSC with $J_{sc}$ of 15.53 mA/$cm^2$, $V_{oc}$ of 689 mV, and a conversion efficiency of 7.58% at 100 mW $cm^{-2}$. Therefore, the Eu(III)-cored complex is a promising candidate as a new wavelength conversion coadsorbent for highly efficient dye-sensitized solar cells to improve UV light harvesting through energy transfer processes. The abstract should be a single paragraph which summaries the content of the article.

• 한국자기학회지
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• 제21권2호
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• pp.56-60
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• 2011

준강자성체(ferrimagnet) $Fe_3O_4$를 기반 물질로 하여 주기율표 상에서 Fe와 인접한 전이금속 원소 T(= V, Cr, Mn)가 도핑된 삼원화합물($T_{0.2}Fe_{2.8}O_4$) 박막 시료들을 제작하여 그 광학적 성질을 1~8 eV 범위 내에서 분광타원해석법(spectroscopic ellipsometry)을 이용하여 측정하고 $Fe_3O_4$에서의 결과와 비교하였다. V, Cr, Mn 도핑 시 선호되는 스피넬(spinel) 구조 상의 양이온 자리(site) 및 이온수(ionicity)와 연관된 전자구조 상의 변화에 근거하여 삼원화합물과 $Fe_3O_4$의 흡수 스펙트럼 차이의 원인을 분석하였다. $Fe_3O_4$ 및 전이금속 도핑된 화합물들에서 관측된 광학적 흡수 스펙트럼은 주로 Fe 이온의 d 전자가 관련된 이온 간의 전하이동전이(charge-transfer transition)에 의하여 발생하는 에너지 폭이 넓은 흡수구조들의 기여에 의한 것으로 해석된다. 또한, 흡수 스펙트럼에서 관측된 좁은 에너지 폭의 구조들은 사면체 자리에 존재하는 $Fe^{3+}(d^5)$ 이온 내의 d 전자들에 의한 결정장 전이(crystal-field transition)에 기인한 것으로 해석된다. 이와 같은 전이들과 관련된 전자상태들을 스핀편극된 $Fe_3O_4$ 전자구조를 토대로 기술하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.196-201
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• 2023

우리는 금속 산화물 CuO nanoparticles (CuO NPs)과 전도성 고분자 Polyaniline (PANI)가 접목된 CNT fiber 유연 전극(CuO NPs/PANI/CNT fiber 전극)을 개발하여 H₂O₂ 검출용 비효소적 전기화학센서에 적용하였다. CNT fiber 표면 위에 PANI와 CuO NPs을 전기화학적 합성/증착을 통해 제작된 CuO NPs/PANI/CNT fiber 전극은 주사전자 현미경(SEM)과 에너지분산형 분광분석법(EDS)을 통해 표면 분석이 수행되었으며, 순환전압 전류법(CV)과 전기화학 임피던스법(EIS), 시간대전류법(CA)을 이용하여 전기화학적 특성 및 H₂O₂ 센싱 성능이 분석되었다. CuO NPs/PANI/CNT fiber 전극은 대조군인 bare CNT fiber 전극과 비교하여 약 4.78배의 유효 표면적 증가를 보였으며, 약 8.33배의 전자 전달 저항(R_et) 감소로 인한 우수한 전기 전도성 및 효율적인 전자전달 등의 전기화학적 특성을 나타냈다. 이런 향상된 전극 특성은 CuO NPs와 PANI의 접목을 통한 시너지 효과에 기인한 것으로, 결과적으로 H₂O₂ 검출에 대한 센싱 성능이 개선되었다.