One-dimensional nanostructured metal oxide can be formed through an anodic oxidation, which is a typical technique of metal surface treatment. Studies on $TiO_2$ nanotubes have been widely carried out with increasing interests in $TiO_2$, which has an excellent functionality among various metal oxides. The present article reviews the principles of formation of $TiO_2$ nanotubes, which have been studied so far. In particular, the article discussed the equilibrium relationship between the oxide formation and etching, which is a key parameter of $TiO_2$ nanotube growth, and the formation of the porous structure. Furthermore, morphological considerations of $TiO_2$ nanotubes according to electrolyte conditions will be explained to the researchers who will study the application of $TiO_2$ nanotubes formed through the anodic oxidation in the future.
Lee Chong Oh;Shin Kwanwoo;Lee Jeong Soo;Cho Sang Jin;Lee Chang Hee;So Ji Yong
Journal of the Korean Vacuum Society
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v.14
no.3
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pp.119-125
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2005
The horizontal reflectometer, which uses a neutron beam in the reactor, provides scientists a set of unique tools offering destruction-free investigation of biological membranes in the native-like environments in nano-meter scale. As an intial stage for the development of the first Korean neutron reflectometer with a horizontal sample geometry, we performed the instrumental simulation using MCSTAS, Monte Carlo Simulations of Triple Axis Spectrometers for neutron ray-tracing simulation. The results indicated that modeling of the overall instrument geometry based on the thermal neutron source with a wavelength of 2.55 $2.5{\AA}$ at HANARO was successfully performed, and further the optimization of the individual components of the instrument, including the collimator, monochromators, filter and supermirror has been made.
Mono and multilayer TiO2(Fe, $PEG_{600}$) films were deposited by the dip-coating on $SiO_2$/glass substrate using sol-gel method. In an attempt to improve the antibacterial properties of doped $TiO_2$ films, the influence of the iron oxides and polyethilenglycol ($PEG_{600}$) on the morphological, optical, surface chemical composition and biological properties of nanostructured layers was studied. Complementary measurements were performed including Spectroscopic Ellipsometry (SE), Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled with the fractal analysis, X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and antibacterial tests. It was found that different concentrations of Fe and $PEG_{600}$ added to coating solution strongly influence the porosity and morphology at nanometric scale related to fractal behaviour and the elemental and chemical states of the surfaces as well. The thermal treatment under oxidative atmosphere leads to films densification and oxides phase stabilization. The antibacterial activity of coatings against Escherichia Coli bacteria was examined by specific antibacterial tests.
Nanostructured materials have received attention due to their unique electronic, optical, optoelectrical, and magnetic properties as a results of their large surface-to-volume ratio and quantum confinement effects. Thermal chemical vapor deposition process has attracted much attention due to the synthesis capability of various structured nanomaterials during the growth of nanostructures. In this study, silicon oxide nanowires were grown on Si\$SiO_2$(300 nm)\Pt(5~40 nm) substrates by two-zone thermal chemical vapor deposition with the source material $TiO_2$ powder via vapor-liquid-solid process. The morphology and crystallographic properties of the grown silicon oxide nanowires were characterized by field-emission scanning electron microscope and transmission electron microscope. As results of analysis, the morphology, diameter and length, of the grown silicon oxide nanowires are depend on the thickness of the catalyst films. The grown silicon oxide nanowires exhibit amorphous phase.
Cu/carbon nano-particle hybrids were fabricated through the cathodic electrophoretic deposition (EPD) process. CNT and CNF nano-particles were modified to give positive charges by polyethyleneimine (PEI) treatment before depositing them on the substrate. Since a Cu plate was used as an anode in the EPD process, Cu particles were also deposited along with the carbon nano-particles. Experimental observation showed the nano-hybrids constructed a novel formicary-like nano-structure which is strong and highly conductive. Utilizing the hybrids, carbon fiber composites were manufactured, and their electrical conductivity and interlaminar shear strength were measured. In addition, the deposition morphology and failure surface were examined by SEM observations. Results demonstrated that the electrical conductivities in the through-the-thickness direction and the interlaminar shear strength significantly increased by 350~2100% and 14%, respectively.
Park, Tae Wan;Jung, Hyunsung;Cho, Young-Rae;Lee, Jung Woo;Park, Woon Ik
Korean Journal of Metals and Materials
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v.56
no.12
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pp.910-914
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2018
Since catalyst technology is one of the promising technologies to improve the working performance of next generation energy and electronic devices, many efforts have been made to develop various catalysts with high efficiency at a low cost. However, there are remaining challenges to be resolved in order to use the suggested catalytic materials, such as platinum (Pt), gold (Au), and palladium (Pd), due to their poor cost-effectiveness for device applications. In this study, to overcome these challenges, we suggest a useful method to increase the surface area of a noble metal catalyst material, resulting in a reduction of the total amount of catalyst usage. By employing block copolymer (BCP) self-assembly and nano-transfer printing (n-TP) processes, we successfully fabricated sub-20 nm Pt line and cross-bar patterns. Furthermore, we obtained a highly ordered Pt cross-bar pattern on a Ni thin film and a Pt-embedded Ni thin film, which can be used as hetero hybrid alloy catalyst structure. For a detailed analysis of the hybrid catalytic material, we used scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), which revealed a well-defined nanoporous Pt nanostructure on the Ni thin film. Based on these results, we expect that the successful hybridization of various catalytic nanostructures can be extended to other material systems and devices in the near future.
Wood-based nanocomposite electrode materials were synthesized for application in supercapacitors by mixing nanostructured hematite (Fe2O3) with highly porous activated carbon (AC) produced from the wood-waste of Pinus roxburghii. The AC was characterized using various instrumental techniques and the results showed admirable electrochemical properties, such as high surface area and reasonable porosity. Firstly, AC was tested as an electrode material for supercapacitors and it showed a specific capacitance of 59.02 Fg-1 at a current density of 1 Ag-1, cycle life of 84.2% after 1,000 cycles (at a current density of 3 Ag-1), and energy density of 5.1 Wh/kg at a power density of 135 Wkg-1. However, when the AC was composited with different ratios of Fe2O3 (1:1, 2:1, and 1:2), there was an overall improvement in its electrochemical performance. Among the 3 ratios, 2:1 (AC:Fe2O3) had the best specific capacitance of 102.42 Fg-1 at 1 Ag-1, cycle life of 94.4% capacitance after 1,000 cycles (at a current density of 3 Ag-1), and energy density of 8.34 Wh/kg at a power density of 395.15 Wkg-1 in 6 M KOH electrolyte in a 3-electrode experimental setup with a high working voltage of 1.55 V. Furthermore, when Fe2O3 was doubled, 1:2 (AC:Fe2O3), the electrochemical capacitive performance of the electrode twisted and deteriorated due to either the accumulation of Fe2O3 particles within the composite or higher bulk resistance value of pure Fe2O3.
Baek, Ji Hyun;Lee, Dong Geon;Jin, Young Un;Han, Man Hyung;Kim, Won Bin;Cho, In Sun;Jung, Hyun Suk
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.417-417
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2016
Global environmental deterioration has become more serious year by year and thus scientific interests in the renewable energy as environmental technology and replacement of fossil fuels have grown exponentially. Photoelectrochemical (PEC) cell consisting of semiconductor photoelectrodes that can harvest light and use this energy directly to split water, also known as photoelectrolysis or solar water splitting, is a promising renewable energy technology to produce hydrogen for uses in the future hydrogen economy. A major advantage of PEC systems is that they involve relatively simple processes steps as compared to many other H2 production systems. Until now, a number of materials including TiO2, WO3, Fe2O3, and BiVO4 were exploited as the photoelectrode. However, the PEC performance of these single absorber materials is limited due to their large charge recombinations in bulk, interface and surface, leading low charge separation/transport efficiencies. Recently, coupling of two materials, e.g., BiVO4/WO3, Fe2O3/WO3 and CuWO4/WO3, to form a type II heterojunction has been demonstrated to be a viable means to improve the PEC performance by enhancing the charge separation and transport efficiencies. In this study, we have prepared a triple-layer heterojunction BiVO4/WO3/SnO2 photoelectrode that shows a comparable PEC performance with previously reported best-performing nanostructured BiVO4/WO3 heterojunction photoelectrode via a facile solution method. Interestingly, we found that the incorporation of SnO2 nanoparticles layer in between WO3 and FTO largely promotes electron transport and thus minimizes interfacial recombination. The impact of the SnO2 interfacial layer was investigated in detail by TEM, hall measurement and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques. In addition, our planar-structured triple-layer photoelectrode shows a relatively high transmittance due to its low thickness (~300 nm), which benefits to couple with a solar cell to form a tandem PEC device. The overall PEC performance, especially the photocurrent onset potential (Vonset), were further improved by a reactive-ion etching (RIE) surface etching and electrocatalyst (CoOx) deposition.
Chang, Han Kwon;Jang, Hee Dong;Park, Jin Ho;Cho, Kuk;Kil, Dae Sup
Korean Chemical Engineering Research
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v.46
no.3
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pp.479-485
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2008
Porous $TiO_2$ nanostructured particles containing both mesopores and macropores were fabricated by utilizing an aerosol templating method from two kinds of starting materials (colloidal mixture of $TiO_2$ nanoparticles and PS particles, and that of TTIP solution and PS particles). The effects of mixing ratio of PS to $TiO_2$ and reactor temperature on the particle properties were investigated. When $TiO_2$ nanoparticles were used as starting materials, the increase of macropores number was observed by SEM and the specific surface area and total pore volume were increased from $31.6m^2/g$ to $39.1m^2/g$ and $0.068cm^3/g$ to $0.089cm^3/g$, respectively, by increasing the weight mixing ratio of $PS/TiO_2$ from 0.79 to 1.31. When TTIP was used as precursor, the specific surface area and mesopore volume of particles prepared at same condition decreased by 67% and 75%, respectively.
Kim, Jun-Seong;Choe, Jae-Ung;Lee, Chang-Rae;Gang, Seong-Gun
Korean Journal of Materials Research
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v.11
no.4
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pp.294-299
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2001
Effects of the surface fluorination on the electrochemical charge-discharge properties of $Mg_2$Ni electrode in Ni-MH batteries fabricated by mechanical alloying were investigated. After 20h ball milling, Mg and Ni powder formed nanocrystalline $Mg_2$Ni. Discharge capacity of this alloy increased greatly at first one cycle, but due to the formation of Mg(OH)$_2$ passive layer, it showed a rapid degradation in alkaline solution within 10cyc1es. In case of 6N KOH +xN KF electrolyte (x = 0.5, 1, 2), a continuous and stable fluorinated layer formed by adding excess F$^{[-10]}$ ion, increased durability of $Mg_2$Ni electrode greatly and high rate discharge capability(90-100mAh/g). 2N KF addition led to the highest durability of all tested here. The reason of the improvement is due to thin MgF$_2$, which can prevent the $Mg_2$Ni electrode from forming Mg(OH)$_2$layer that is the main cause of degradation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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