층상구조를 가진 염기성 초산구리, $Cu(OH)(CH_3COO){cdot}H_2O$를 합성하였다. 또한 음이온 치환반응을 통해서 alkyl sulfonate를 염기성 초산구리에 삽입시켰다. X-선 회절 데이터와 alkyl sulfonate의 분자의 크기를 비교하여 층간 삽입된 초산구리의 공간배열을 확인하였다.
Water splitting is regarded as one of the most environmentally benign routes for hydrogen production. Nevertheless, the low energy efficiency to produce the hydrogen has been a critical bottleneck, which is attributable to the multi-electron and multi-step reactions during water splitting reaction. In this respect, the development of efficient, durable, and inexpensive catalysts that can promote the reaction is indispensable. Extensive searching for new catalysts has been carried out for past decades, identifying several promising catalysts. Recently, researchers have found that conventional battery materials; particularly high-voltage intercalation-based cathode materials, could exhibit remarkable performance in catalyzing the water splitting process. One of the unique capabilities in this class of materials is that the valency state of metals and the atomic arrangement of the structure can be easily tailored, based on simple intercalation chemistry. Moreover, taking advantage of the rich prior knowledge on the intercalation compounds can offer the unexplored path to identify new water splitting catalysts.
여러 가지 탄소물질을 사용하여 변형된 스테인레스 금속재 Two-bulbs를 사용하여 Li-CIC를 합성하였다. 합성한 결과 출발물질의 구조적 특성에 따라 여러 가지 색깔의 층간화합물이 각각 형성되었다. 합성된 Li-CIC들은 X-선 회절법을 이용하여 출발물질의 결정화도에 따라 stage 형성과정을 확인하였다. 이들 결과에서 출발물질의 결정화도가 좋은 천연흑연과 흑연섬유는 낮은 stage(1 stage, 2 stage)가 형성되었고, 결정화도가 나쁜 탄소섬유와 석유계 코크스는 높은 stage(3 stage, 4 stage, 5 stage)가 얻어졌다. 또한 (hkl)회절선의 이값을 계산된 값과 비교하였을 때 이들 값들은 거의 일치하였다. 그러나 결정화도가 나쁜 경우 다소의 차이가 있음을 보이고 있다. 이들 Li-CIC에 대하여 UV/VIS 분광기를 사용하여 stage 안정성과 에너지 상태를 알수 있었다. X-선 회절법에 의한 결과와 UV/VIS 분광학적 데이터는 결정화도가 좋은 탄소물질은 에너지와 반사율의 관계곡선이 뚜렷하게 나타났음을 제시하였다. 이들 결과는 타소층과 층사이에 전하운반자와 관계가 있으며, 이들 성질이 삽입물질의 농도와 관계있음을 알수 있었다. 뿐만 아니라 본 연구는 Li-CIC의 삽입과정에서 고성능 에너지 저장제에 대한 정보를 역시 제공하여 준다.
Layered silicate was synthesized at hydrothermal condition from silica adding to various materials. Nano-clay was synthesized by intercaltion of various amine compounds into synthetic layered silicate. The products were analysed by XRD, SEM, and FT-IR in order to examine the condition of synthesis and intercalation. From the results, it was confirmed that kaolinite was synthesized from precipitated silica and gibbsite at $220^{\circ}C$ during 10 days, and hetorite was synthesized from silica sol at $100^{\circ}C$ during 48 h. Na-Magadiite was synthesized from silica gel at $150^{\circ}C$ during 72 h, and Na-kenyaite was synthesized from silica gel at $160^{\circ}C$ during 84 h. Nano-clay was prepared using synthetic layered silicate intercalated with various amine compounds. Kenyaite was easily intercalated by various organic compounds, and has the highest basal-spacing value among other layered silicates. Basal-spacing was changed according to the length of alkyl chain of amine comopounds. Polymer can be easily intercalated by dispersion with large space of interlayer. Finally, epoxy/nano-clay nanocomposite can be easily prepared.
속도론적 관점에서 키네틱 몬테 카를로 방법의 전기화학적 리튬 인터칼레이션에로의 응용에 대하여 다루었다. 우선 키네틱 몬테 카를로 방법과 전이상태이론의 기본 개념을 소개하였고, 확산거동을 평가하기 위한 시뮬레이션 과정을 설명하였다. 마지막으로 인터칼레이션 화합물중 $LiMn_2O_4$전극에 대해 전류 추이곡선과 선형 포텐셜 전류곡선을 해석하기 위해서 전이상태이론에 근거한 키네틱 몬테 카를로 방법을 셀-저항 제어조건하에서 사용하였다. 이로부터 키네틱 몬테 카를로 방법이 전기화학분야에서 리튬 인터칼레이션의 속도론적 연구에 매우 유용함을 알 수 있었다.
Herein, the cyclic voltammetric (CV) investigations of structurally similar bisnitrocompounds (N3, N4, N5, N6, having different-$CH_2$-spacer length) is presented. CV study offered interesting interactional possibilities of bisnitrocompounds with chicken blood ds.DNA at physiological pH 4.7 and human body temperature, 310 K. The results indicated strong interaction by these symmetric molecules with ds.DNA and strength of binding is found to depend on length of $CH_2$ spacer group in their molecular structure. Thermodynamics derived from electrochemical binding parameters also favored the irreversible interactions. Moreover, threading intercalation mode of binding is suggested based on thermodynamic and kinetic binding parameters extracted from CV studies.
유기화합물인 alkyl sulfonate를 층상이중수산화물에 삽입시킨 화합물을 합성하였다. X-선 회절 데이터와 alkyl sulfonate의 분자의 크기를 비교하여 층간 삽입된 alkyl sulfonate의 공간배열을 확입하였다. 층간 삽입된 alkyl sulfonate의 분자 사슬이 이중수산화물의 층에 수직되며 서로 반대 방향으로 배열되어 있음을 확인하였다.
Graphite intercalation compounds (GIC) were prepared by direct reaction of $SO_3$ gas with flake graphite. The intercalated $SO_3$ molecules were ejected by rapid heating to $950^{\circ}C$ under an oxidizing atmosphere for about 1 minute, resulting in surprisingly high expansion in the direction of c-axis. The characteristics of the micro-structure and pore size distribution were examined with a SEM and mercury intrusion porosimetry. The XRD analysis and spectroscopic analysis were used for the identification of the graphite and surface chemistry state. The pore size distribution of the exfoliated graphite (EG) was a range of $1{\sim}170{\mu}m$. The higher expanding temperature the higher expanded volume, so oil sorption capacities were 58.8 g of bunker-C oil and 34.7 g of diesel oil per 1 g of the the EG. The sorption equilibrium was achieved very rapidly within several minutes. As the treatment temperature increases, bulk density decreases.
In order to find out the relationship between electronic structures of metal oxychlorides (MOCl) and their physicochemical properties, we have carried out the tight-binding band electronic structure calculations with Extended Huckel (EH) method for TiOCl, VOCl and FeOCl. The relative contribution of metal atom to DOS at Fermi level increases in the order of Ti, V and Fe, which is parallel to the reactivities of MOCl toward guest species. The M2+ ion plays a crucial role in the electric conductivity of MOCl and its intercalation compounds. Hopping conduction theory is applied to explain the increase of conductivity after intercalation.
가온 가압법에 의하여 합성된 Li-EaGICs, Li-EGICs를 자발적으로 분해시켜서 이들의 deintercalation 과정에 대하여 X-선 회절분석, 열분해분석 및 전기비저항값을 측정하여 이들 결과에 대하여 토론하였다. Intercalation에 대한 X-선 회절분석 결과에 의하면, Li-EaGICs 와 Li-EGICs는 1 stage가 완전하게 형성되지 않았고, 주로 저차 stage가 형성되었다. 또한 deintercalation 결과에 의하면, 4주 이후에는 deintercalation이 멈추었으며 Li-EGDlCs는 Li-EaGDlCs보다 층간 잔유 금속을 많이 가지고 있음을 알 수 있다. 열분해분석 결과에 의하면 두가지 하합물 모두 강한 밭열반응을 수반하였으며, 또한 $400^{\circ}C$ 이상에서는 반응이 수반되지 않는 것으로 보아 intercalants들이 완전히 deintercalation 되었음을 알 수 있다. 전기 비저항 측정 결과에 의하면 Li-EGDlCs는 상대적으로 낮은 비저항값을 가지고 있었으며, Li-EaGDICs는 이상적인 비저항 곡선을 나타내었다. 이들 결과로부터 Li-EaGICs가 Li-EGlCs 보다 2차 전지의 양극재료로서 더 좋은 성질을 가지고 있음을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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