Carbon nanotubes(CNTs) have outstanding mechanical, thermal, and electrical properties. Thus, by placing nanotubes into appropriate matrix, it is postulated that the resulting composites will have enhanced properties. Cold spray can produce thick metal-based composite coatings with very high density, low oxygen content, and phase purity, which leads to excellent physical properties. In this study, we applied cold spray coating process for the consolidation of Cu/CNT composite powder. The precursor powder mixture, in which CNTs were filled into copper particles, was prepared to improve the distribution of the CNT in copper matrix. Pure copper coating was also conducted by cold spraying as a reference. Annealing heat treatment was applied to the coating to examine its effect on the properties of the composite coating. The hardness of Cu/CNT composite coating represented similar value to that of pure copper coating. It was importantly found that the electrical conductivity of the Cu/CNT composite coating significantly increased from 53% for the standard condition to almost 55% in the optimized condition, taking annealed ($500^{\circ}C/1hr$.) copper coating as a reference (100%). The thermal conductivity of Cu/CNT composite coating layer was higher than that of pure Cu coating. It was also found that the electrical and thermal conductivities of Cu/CNT composite could be improved through annealing heat treatment. The microstructural evolution of Cu/CNT coating was also investigated and related to the macroscopic properties.
The effect of Pt was investigated to the catalytic methane decomposition of CH4 to H2 over Pt(1)-Fe(30)/MCM-41 and Fe(30)/MCM-41 using a fixed bed flow reactor under atmosphere. The Fe2O3 and Pt crystal phase behavior of fresh Pt(1)-Fe(30)/MCM-41 were obtained via XRD analysis. SEM, EDS analysis, and mapping were performed to show the uniformed distribution of nano particles such as Fe, Pt, Si, O on the catalyst surface. XPS results showed O2-, O- species and metal ions such as Pt0, Pt2+, Pt4+, Ft0, Fe2+, Fe3+ etc. When 1 wt% of Pt was added to Fe(30)/MCM-41, automic percentage of Fe2p increased from 13.39% to 16.14%, and Pt4f was 1.51%. The yield of hydrogen over Pt(1)-Fe(30)/MCM-41 was 3.2 times higher than Fe(30)/MCM-41. The spillover effect of H2 from Pt to Fe increased the reduction of Fe particles and moderate interaction of Fe, Pt and MCM-41 increased the uniform dispersion of fine nanoparticles on the catalyst surface, and improved hydrogen yield.
Objectives: The purpose of this study is to investigate the mass concentration of nanoparticles and understand the characteristics of elements of heavy metal concentrations within nanoparticles in the air using Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor Model-110 (MOUDI-110), based on indoor and outdoor air. Methods: This Study sampled nanoparticles using MOUDI-110 indoors (office) and outdoors at S University in Asan, Korea in order to reveal the concentration of nanoparticles in the air. Sampling continued for nine months (10 times indoors and 14 times outdoors) from March to November 2010. Mass concentrations of nanoparticle and concentrations of heavy metals (Al, Mn, Zn, Ni, Cu, Cr, Pb) were analyzed. Results: Indoors, geometric mean concentration of nanoparticles ranged in size from 0.056 ${\mu}m$ to 0.10 ${\mu}m$ and those of 0.056 ${\mu}m$ or less recorded 0.929 ${\mu}g/m^3$ and 1.002 ${\mu}g/m^3$, respectively. On the other hand, the levels were lower outdoors with 0.819 ${\mu}g/m^3$ and 0.597 ${\mu}g/m^3$. Mann-Whitney U tests showed that the difference between the indoors and the outdoors was statistically meaningful in terms of particles of 0.056 ${\mu}m$ or less (p<0.05) in size. These results are possibly influenced by the use of printers and duplicators as the factor that increased the concentration of nanoparticles. In seasonal concentration distribution, the level was higher during the summer compared to in the autumn. Those of 0.056 ${\mu}m$ or less in size presented a statistically meaningful difference during the summer (p<0.05). These results may be influenced by photochemical event as the factor that makes the levels high. Regarding zinc, among the other heavy metals, the fine particles ranged in size from 0.056 ${\mu}m$ to 0.10 ${\mu}m$ and those of 0.056 ${\mu}m$ or less recorded 1.699 $ng/m^3$ and 1.189 $ng/m^3$ in the outdoors. In the indoors, the levels were lower, with 0.745 $ng/m^3$ and 0.617 $ng/m^3$. Cr and Ni at the size of 0.056 ${\mu}m$ or less, both of which have been known to pose severe health effects, recorded higher concentrations indoors with 0.736 $ng/m^3$ and 0.177 $ng/m^3$, compared to 0.444 $ng/m^3$ and 0.091 $ng/m^3$ outdoors. By season, Zn, Ni, Cu and Pb posted a high level of indoor concentration during the fall. As for Cr, the level of concentration indoors was higher than outdoors both during the summer and the autumn. Conclusion: This study indicates the result of an examination of nano-sized particles and heavy metal concentrations. It will provide useful data for the determination of basic nanoparticle standards in the future.
A highly sensitive and selective non-enzymatic glucose sensor has gained great attention because of simple signal transformation, low-cost, easily handling, and confirming the blood glucose as the representative technology. Until now, glucose sensor has been developed by the immobilization of glucose oxidase (GOx) on the surface of electrodes. However although GOx is quite stable compared with other enzymes, the enzyme-based biosensors are still impacted by various environment factors such as temperature, pH value, humidity, and toxic chemicals. Non-enzymatic sensor for direct detecting glucose is an attractive alternative device to overcome the above drawbacks of enzymatic sensor. Many efforts have been tried for the development of non-enzymatic sensors using various transition metals (Pt, Au, Cu, Ni, etc.), metal alloys (Pt-Pb, Pt-Au, Ni-Pd, etc.), metal oxides, carbon nanotubes and graphene. In this paper, we show that Ni-based nano-particles (NiNPs) exhibit remarkably catalyzing capability for glucose originating from the redox couple of $Ni(OH)_2/NiOOH$ on the surface of ITO electrode in alkaline medium. But, these non-enzymatic sensors are nonselective toward oxidizable species such as ascorbic acid the physiological fluid. So, the anionic polymer was coated on NiNPs electrode preventing the interferences. The oxidation of glucose was highly catalyzed by NiNPs. The catalytically anodic currents were linearly increased in proportion to the glucose concentration over the 0~6.15 mM range at 650 mV versus Ag/AgCl.
The catalytic yields of partial oxidation of methane (POM) to hydrogen over Ln(1)-Ni(5)/SBA-15 (Ln = Dy, Eu, Pr, and Tb) were investigated in a fixed bed flow reactor under atmosphere. As 1 wt% of Eu was added to Ni(5)/SBA-15 catalyst, the O1s and Si2p core electron levels of Eu(1)-Ni(5)/SBA-15 showed the chemical shift by XPS. XPS analysis also demonstrated that the atomic ratio of O1s, Ni2p3/2, and Si2p increased to 1.284, 1.298, and 1.058, respectively, and exhibited O-, and O2- oxygen and metal ions such as Eu3+, Ni0, Ni2+, and Si4+ on the catalyst surface. The yield of hydrogen on the Eu(1)-Ni(5)/SBA-15 was 57.2%, which was better than that of Ln(1)-Ni(5)/SBA-15 (Ln = Dy, Pr, and Tb), the catalytic activity was kept steady even 25 h. As 1 wt% of Eu was added to Ni(5)/SBA-15, the oxygen vacancies caused by strong metal-support interaction (SMSI) effect due to the strong interaction between metals and carrier are made. They are resulted in increasing the dispersion of Ni0, and Ni2+ nano particles on the surface of catalyst, and are kept catalytic activity.
In the aspect of saving energy and water, facilitating the separation membrane for the water treatment has been rising recently as one of the possible solutions. However, microbial biofouling effect is the biggest obstacle that hinders reaching higher permeability over a prolonged period of nanofiltration operation. To solve this problem and fully utilize the filtration membranes with enhanced performance, largely two kinds of solutions are studied and the first and the most commonly mentioned type is the one using the silver nanoparticles. Since silver nanoparticles are important to be well tailored on membrane surface, various methods have been applied and suggested. Using silver nanoparticles however also has the drawbacks or possible toxicity risks, raising the need for other types of utilizing non silver particles to functionalize the membrane, such as copper, graphene or zinc oxides, and amine moieties. Each attempt included in either kind has produced some notable results in killing, preventing, or repelling the bacteria while at the same time, left some unsolved points to be evaluated. In this review, the effects of metal nanoparticles and other materials on the antifouling properties of water treatment membranes are summarized.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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