• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.18-23
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• 2022

에너지 절약을 위한 연구 중 단열 기술 분야에서는 공기의 낮은 열전도도를 활용한 연구가 이뤄지고 있으며 널리 상용화 되고 있다. 본 연구에서는 입자 내부에 공기층을 갖는 중공형(hollow) 형태의 실리카 나노 입자를 제조하여 공기층 크기가 단열 성능에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. Polystyrene 주형법을 이용하여 졸-겔공정을 통해 속이 빈 중공형 실리카 나노 입자(Hollow silica nanoparticles)를 제조하였고, 입자를 5 wt %로 도료에 첨가한 후 열전달 실험을 통해 단열 성능을 확인하였다. 기존 페인트에 입자를 혼합하여 약 15 %이상의 단열효율을 나타냈으며, 내부 공기층의 크기가 큰 입자가 작은 입자에 비해 5% 높은 단열 성능을 나타냈다. 이번 연구를 통해 내부 크기에 따른 단열효과의 차이를 보여줌으로써, 중공형 형태의 입자를 첨가제나 도료 제조에 사용하는 경우 단열효과를 높이기 위해 매질 내에서 입자가 공기층을 최대로 이룰 수 있도록 입자의 크기를 고려해야함을 제시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.467-467
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• 2011

Reflecting the growing importance of nanomaterials in science and technology, controlling the porosity combined with well-defined structural properties has been an ever-demanding pursuit in the related fields of frontier researches. A number of reports have focused on the synthesis of various nanoporous materials so far and, recently, the nanomaterials with multimodal porosity are getting an emerging importance due to their improved material properties compared with the mono porous materials. However, most of those materials are obtained in bulk phases while the spherical nanoparticles are one of the most practical platforms in a great number of applications. Here, we report on the synthesis of the core-shell silica nanoparticles with double mesoporous shells (DMSs). The DMS nsnoparticles are spherical and monodispersive and have two different mesoporous shells, i.e., the bimodal porosity. It is the first example of the core-shell silica nanoparticles with the different mesopores coexisting in the individual nanoparticles. Furthermore, the carbon and silica hollow capsules were also fabricated via a serial replication process.

• 멤브레인
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• 제30권5호
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• pp.326-332
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• 2020

본 연구에서는, 혐기성 처리수에 용해된 바이오가스의 회수를 위해 불화 실리카/고분자 중공사 복합막을 제조하고 막접촉기에서의 성능을 평가하였다. 복합막은 상용 폴리에테르이미드인(PEI) Ultem^®을 이용하여 만든 중공사막 표면에 불화 실리카를 강력한 공유 결합을 통해 코팅하는 방법으로 제조되었다. 막접촉기는 바이오가스로 포화된 수용액을 중공사의 외부에 공급하고, 중공사 내부로 기체를 투과시키는 방법으로 운전하였다. 높은 공극률을 가진 중공사막(PEI-fSiO₂-A)은 액상 속도가 0.03 m/s일 때 메탄 회수 유량이 8.25 × 10^-5 ㎤ (STP)/㎠·s에 달했고 불화 실리카에 의해 표면 소수성이 매우 높아져 물과의 접촉각이 75.6°에서 120~122°로 향상되었다. 본 연구에서 제조된 복합막은 바이오가스의 투과 속도와 소수성 모두에서 탈기용으로 제조된 상용 폴리프로필렌 막보다 우수한 성능을 나타냈다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.78-82
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• 2015

유기주형(organic template) 입자를 이용하여 소디움실리케이트(sodium silicate)로부터 중공형 실리카(hollow silica) 입자를 제조하였다. 유기주형 입자로는 스티렌 단량체(styrene monomer)로부터 분산중합(dispersion polymerization)에 의해 제조된 폴리스티렌 라텍스(polystyrene latex, PSL) 입자를 사용하였다. 유기주형 입자 제조 시 중합개시제인 2,2'-azobisisobutyronitrile(AIBN)의 주입량을 조절하여 $1{\sim}3{\mu}m$의 크기를 가진 입자를 제조하였다. 생성된 유기주형 입자 표면에 졸-겔(sol-gel)법에 의해 소디움실리케이트로부터 생성된 실리카($SiO_2$) 나노 입자를 코팅하여 PSL/$SiO_2$ 코어-쉘 형태의 입자를 제조하였다. 유기용매인 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran, THF)을 이용하여 코어-쉘 입자 내부의 유기주형을 제거 하였다. 코어-쉘 입자 제조 시 용매의 종류 및 pH의 변화에 따라 생성되는 중공형 실리카 입자의 형상을 조사하였다. PSL/$SiO_2$ 코어-쉘 입자 제조 시 용매를 에탄올에서 물로 변경했을 때 중공형 실리카 입자가 성공적으로 제조되었으며 낮은 pH 값을 갖는 용매에서 쉘 두께가 균일한 중공형 실리카 입자가 형성되었다. 중공형 실리카 입자의 반사도를 측정한 결과 상용 제품(Insuladd)보다 높은 반사 특성을 보여주었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.1-1
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• 2011

We developed a new generalized synthetic procedure, called as "heat-up process," to produce uniform-sized nanocrystals of many transition metals and oxides without a size selection process. We were able to synthesize uniform magnetite nanocrystals as much as 1 kilogram-scale from the thermolysis of Fe-oleate complex. Clever combination of different nanoscale materials will lead to the development of multifunctional nano-biomedical platforms for simultaneous targeted delivery, fast diagnosis, and efficient therapy. In this presentation, I would like to present some of our group's recent results on the designed fabrication of multifunctional nanostructured materials based on uniform-sized magnetite nanoparticles and their medical applications. Uniform ultrasmall iron oxide nanoparticles of <3 nm were synthesized by thermal decomposition of iron-oleate complex in the presence of oleyl alcohol. These ultrasmall iron oxide nanoparticles exhibited good T1 contrast effect. In in vivo T1 weighted blood pool magnetic resonance imaging (MRI), iron oxide nanoparticles showed longer circulation time than commercial gadolinium complex, enabling high resolution imaging. We used 80 nm-sized ferrimagnetic iron oxide nanocrystals for T2 MRI contrast agent for tracking transplanted pancreatic islet cells and single-cell MR imaging. We reported on the fabrication of monodisperse magnetite nanoparticles immobilized with uniform pore-sized mesoporous silica spheres for simultaneous MRI, fluorescence imaging, and drug delivery. We synthesized hollow magnetite nanocapsules and used them for both the MRI contrast agent and magnetic guided drug delivery vehicle.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권4호
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• pp.1127-1130
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• 2013

Formation of the monodisperse submicrospheres consisting of ionic palladium(II) complexes, $[(Me_4en)Pd(L)]_2(X)_4$($Me_4en$ = N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine; L = bis(4-(4-pyridylcarboxyl)phenyl)methane; $X^-=BF_4{^-}$ and $ClO_4{^-}$), has been carried out without any templates or additives. The submicrospheres were coated with silicates, and then calcined in air at $550^{\circ}C$ for 1 h, to efficiently form hollow-spherical $SiO_2$ submicro-reactors dotted with palladium(0) nanoparticles (PdNPs). That is, the submicrospheres act as both a template and a source of the palladium metal nanoparticles. The submicro-reactors containing nano-catalysts have been characterized by means of SEM, TEM, and XPS. Notably, the reactors were proved to be very effective for Suzuki-Miyaura cross-coupling and hydrogenation reactions.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.588-588
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• 2013

Nanoscale noble-metals have attracted enormous attention from researchers in various fields of study because of their unusual optical properties as well as novel chemical properties. They have possible uses in diverse applications such as devices, transistors, optoelectronics, information storages, and energy converters. It is well-known that nanoparticles of noble-metals such as silver and gold show strong absorption bands in the visible region due to their surface-plasmon oscillation modes of conductive electrons. Silver nanocubes stand out from various types of Silver nanostructures (e.g., spheres, rods, bars, belts, and wires) due to their superior performance in a range of applications involvinglocalized surface plasmon resonance, surface-enhanced Raman scattering, and biosensing. In addition, extensive efforts have been devoted to the investigation of Gold-based nanocomposites to achieve high catalytic performances and utilization efficiencies. Furthermore, as the catalytic reactivity of Silver nanostructures depends highly on their morphology, hollow Gold nanoparticles having void interiors may offer additional catalytic advantages due to their increased surface areas. Especially, hollow nanospheres possess structurally tunable features such as shell thickness, interior cavity size, and chemical composition, leading to relatively high surface areas, low densities, and reduced costs compared with their solid counterparts. Thus, hollow-structured noblemetal nanoparticles can be applied to nanometer-sized chemical reactors, efficient catalysts, energy-storage media, and small containers to encapsulate multi-functional active materials. Silver nanocubes dispersed in water have been transformed into Ag@Au nanoboxes, which show highly enhanced catalytic properties, by adding $HAuCl_4$. By using this concept, $SiO_2$-coated Ag@Au nanoboxes have been synthesized via galvanic replacement of $SiO_2$-coated Ag nanocubes. They have lower catalytic ability but more stability than Ag@Au nanoboxes do. Thus, they could be recycled. $SiO_2$-coated Ag@Au nanoboxes have been found to catalyze the degradation of 4-nitrophenol efficiently in the presence of $NaBH_4$. By changing the amount of the added noble metal salt to control the molar ratio Au to Ag, we could tune the catalytic properties of the nanostructures in the reduction of the dyes. The catalytic ability of $SiO_2$-coated Ag@Au nanoboxes has been found to be much more efficient than $SiO_2$-coated Ag nanocubes. Catalytic performances were affected noteworthily by the metals, sizes, and shapes of noble-metal nanostructures.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.223-231
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• 2021

실리콘은 상용 흑연(Graphite, Gr) 음극재 대비 약 10배 정도 높은 이론용량을 가지나 전기전도도가 낮고 충·방전 시 큰 부피변화로 수명이 짧은 문제가 있다. 실리콘의 문제점 해결 방안으로 전도성 탄소와 복합체 형성과정에서 실리카 나노입자 템플레이트를 이용해 복합체 내부에 이중 중공을 갖는 실리콘 나노입자/중공탄소(SiNP/HC) 소재를 제조하였다. 비교를 위해 중공을 갖지 않는 SiNP/C 복합체를 제조하여 SiNP/HC 복합체와의 물리·화학적 특성과 음극소재로서의 전기화학적 특성을 X-ray 회절기, X-선 광전자 분광기, 비표면적과 기공분포 분석을 위한 질소 흡/탈착 실험, 주사형 전자현미경 및 투과형 전자현미경으로 비교·분석하였다. SiNP/C 복합체 대비 SiNP/HC는 사이클 후에도 전극의 큰 부피변화 없이 월등히 우수한 수명특성과 효율을 보였다. 흑연과 혼합한 하이브리드형 SiNP/HC@Gr 복합체는 SiNP/HC와 비교해 낮은 용량에서 더욱 개선된 수명 특성과 효율을 보였다. 따라서 복합체 내부에 실리콘의 부피팽창을 수용하는 중공을 갖는 실리콘/탄소 복합체를 설계하는 것이 수명특성 확보에 유효함을 확인하였다. 복합체 내부에 많은 중공의 존재로 비표면적이 커서 과도한 SEI층 형성에 따른 낮은 초기 효율의 문제점이 있으므로 이에 대한 보완 연구가 필요할 것으로 사료된다.