• 공업화학
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• 제22권1호
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• pp.61-66
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• 2011

본 연구에서는 이산화티타늄을 솔-젤 방법으로 제조하고 간단한 열처리를 통하여 제조된 이산화티타늄의 물리화학적 특성을 조절하였다. 이들을 메틸렌블루 광분해 반응에 적용한 결과, 473 K에서 열처리한 촉매가 가장 높은 광분해 효율을 보여주었다. 이는 473 K에서 열처리한 촉매가 가장 높은 비표면적($229.8m^2/g$)을 가지고 있고, 이로 인해 메틸렌블루의 흡착이 많이 일어났기 때문인 것으로 보인다. 한편 873 K에서 열처리한 촉매는 낮은 비표면적($23.8m^2/g$) 및 큰 입자 크기(28.38 nm)에도 불구하고 비교적 높은 광촉매 효율을 보여주는데, 이는 고온 열처리로 인한 형성된 rutile 상과 기존의 anatase상의 혼합효과에 기인한 것으로 보인다.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권10호
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• pp.1444-1451
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• 2018

The surface-to-volume ratio of one-dimensional (1D) semiconductor metal-oxide sensors is an important factor for achieving good gas sensing properties because it offers a wide response area. To exploit this effect, in this study, we determined the optimal calcination temperature to maximize the specific surface area and thereby the sensitivity of the sensor. The $In_2O_3$ nanorods were synthesized by using vapor-liquid-solid growth of $In_2O_3$ powders and were decorated with the Pt nanoparticles by using a sol-gel method. Subsequently, the Pt nanoparticle-decorated $In_2O_3$ nanorods were calcined at different temperatures to determine the optimal calcination temperature. The $NO_2$ gas sensing properties of five different samples (pristine uncalcined $In_2O_3$ nanorods, Pt-decorated uncalcined $In_2O_3$ nanorods, and Pt-decorated $In_2O_3$ nanorods calcined at 400, 600, and $800^{\circ}C$) were determined and compared. The Pt-decorated $In_2O_3$ nanorods calcined at $600^{\circ}C$ showed the highest surface-to-volume ratio and the strongest response to $NO_2$ gas. Moreover, these nanorods showed the shortest response/recovery times toward $NO_2$. These enhanced sensing properties are attributed to a combination of increased surface-to-volume ratio (achieved through the optimal calcination) and increased electrical/chemical sensitization (provided by the noble-metal decoration).

• 센서학회지
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• 제31권6호
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• pp.455-460
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• 2022

Brush-like ZnO hierarchical nanostructures decorated with MgxZn1-xO (x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5) were fabricated and examined for application to a gas sensor. They were synthesized using vapor phase growth (VPG) on indium tin oxide (ITO) substrates. To generate electronic accumulation at ZnO surface, MgZnO nanoparticles were prepared by sol-gel method, and the ratio of Mg and Zn was adjusted to optimize the device for NO₂ gas detection. As the electrons in the accumulation layer generated by the heterojunction reacted faster and more frequently with the gas, the sensitivity and speed improved. When tested as sensing materials for gas sensors at 100 ppm NO₂ at 300℃, these MgZnO decorated ZnO nanostructures exhibited an improvement from 165 to 514 times compared to pristine ZnO. The response and recovery time of the MgZnO decorated ZnO samples were shorter than those of the pristine ZnO. Various analyzing techniques, including field-emission scanning electron microscopy (FESEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray powder diffraction (XRD) were employed to confirm the growth morphology, atomic composition, and crystalline information of the samples, respectively.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제44권6호
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• pp.465-475
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• 2023

In this study, we demonstrated a silica nanofibrous membrane based on the electrospinning process and evaluated its DNA isolation and purification performance in PCR pretreatment. Generally, silica membranes made of non-woven fabric are used for PCR pretreatment, but this study aimed to improve the efficiency of the pretreatment process by developing a nanofiber-type silica membrane with high specific surface area and porosity. In order to manufacture a nanofiber-shaped silica film while maintaining the original physical properties of silica, nanofiber membranes produced by adding various concentrations of PEO (5 wt%, 8 wt%, and 10 wt%) to silica prepared by the sol-gel method were compared. In terms of nanofiber membrane production, the higher the PEO concentration, the more effective it was in producing nanofiber membranes. The produced silica nanofiber membrane was inserted to a pretreatment device used in commercial PCR equipment, and the pretreatment performance was compared and verified using Salmonella bacteria. When Salmonella was used, samples containing 5 wt% PEO showed superior PCR efficiency compared to samples containing 8 wt% and 10 wt% PEO. These results show that adding 5 wt% of PEO can effectively improve DNA purification and separation by producing a nanofiber-shaped silica film while maintaining the physical properties of silica. We expect that this study will contribute to the development of effective PCR pretreatment technology essential for various molecular biology applications.

• 공업화학
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• 제7권6호
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• pp.1078-1086
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• 1996

본 연구에서는 W-IPA(peroxo-polytungstic acid)를 출발 물질로 하는 졸 용액을 ITO(indium tin oxide)가 입혀진 유리판 위에 침적 도포(dip-coating) 방법으로 침적시키고, 이것을 겔화시킨 후에 열처리하여 전기 발색 소자 (electrochromic device, ECD)의 텅스텐 산화물 박막 전극을 만들어 이의 전기화학적인 특성을 고찰하였다. 가장 좋은 전기 화학적 특성을 나타내는 조건은 $2g/10mL(W-IPA/H_2O)$졸 용액에 15회 침적 도포하여 $230{\sim}240^{\circ}C$의 온도로 최종 열처리 한 텅스텐 산화물 박막 전극이었으며, 침적 횟수의 증가에 따라 산화 텅스텐 박막의 두께는 비례하여 증가하였고, 5회 침적 도포 이후에는 1회 침적 도포시 약 $60{\AA}$ 두께로 막이 생성됨을 알 수 있었다. 졸-겔법으로 제조된 텅스텐 산화물 박막 전극은 X-선 회절 분석에 의하여 비정질 구조, 주사 전자 현미경에 의하여 박막 표면은 균일한 것으로 조사되었다. 다중 순환 전류-전위 주사법에 의하여 작성된 전류-전위 곡선에 의하면 순환 횟수가 수백회 이상임에도 불구하고 소 발색은 뚜렷하게 나타났으나, 더욱 많은 순환 횟수에서는 전해질인 황산 수용액 중에서 텅스텐 산화물 박막의 박리 현상이 일어나 소 발색의 전류 밀도는 차츰 감소하였다. 전위 주사 속도를 변화시키면서 순환 전류-전위 주사법에 의하여 작성된 전류-전위 곡선으로부터 구한 전기화학적 특성 값을 이용하여 반응에 참여하는 수소 이온의 확산 계수를 구할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.65-65
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• 2012

Copper zinc tin sulfide ($Cu_2ZnSnS_4$, CZTS) is a very promising material as a low cost absorber alternative to other chalcopyrite-type semiconductors based on Ga or In because of the abundant and economical elements. In addition, CZTS has a band-gap energy of 1.4~1.5eV and large absorption coefficient over ${\sim}10^4cm^{-1}$, which is similar to those of $Cu(In,Ga)Se_2$(CIGS) regarded as one of the most successful absorber materials for high efficient solar cell. Most previous works on the fabrication of CZTS thin films were based on the vacuum deposition such as thermal evaporation and RF magnetron sputtering. Although the vacuum deposition has been widely adopted, it is quite expensive and complicated. In this regard, the solution processes such as sol-gel method, nanocrystal dispersion and hybrid slurry method have been developed for easy and cost-effective fabrication of CZTS film. Among these methods, the hybrid slurry method is favorable to make high crystalline and dense absorber layer. However, this method has the demerit using the toxic and explosive hydrazine solvent, which has severe limitation for common use. With these considerations, it is highly desirable to develop a robust, easily scalable and relatively safe solution-based process for the fabrication of a high quality CZTS absorber layer. Here, we demonstrate the fabrication of a high quality CZTS absorber layer with a thickness of 1.5~2.0 ${\mu}m$ and micrometer-scaled grains using two different non-vacuum approaches. The first solution-processing approach includes air-stable non-toxic solvent-based inks in which the commercially available precursor nanoparticles are dispersed in ethanol. Our readily achievable air-stable precursor ink, without the involvement of complex particle synthesis, high toxic solvents, or organic additives, facilitates a convenient method to fabricate a high quality CZTS absorber layer with uniform surface composition and across the film depth when annealed at $530^{\circ}C$. The conversion efficiency and fill factor for the non-toxic ink based solar cells are 5.14% and 52.8%, respectively. The other method is based on the nanocrystal dispersions that are a key ingredient in the deposition of thermally annealed absorber layers. We report a facile synthetic method to produce phase-pure CZTS nanocrystals capped with less toxic and more easily removable ligands. The resulting CZTS nanoparticle dispersion enables us to fabricate uniform, crack-free absorber layer onto Mo-coated soda-lime glass at $500^{\circ}C$, which exhibits a robust and reproducible photovoltaic response. Our simple and less-toxic approach for the fabrication of CZTS layer, reported here, will be the first step in realizing the low-cost solution-processed CZTS solar cell with high efficiency.

• 공업화학
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• 제7권6호
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• pp.1034-1042
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• 1996

DCCA로 1-도데카놀을 이용한 수식 졸-겔법에 의한 $TiO_2-SiO_2$계분체를 합성하였으며, 이들 합성분체에 대한 characterization과 광활성촉매에 대해 검토하였다. $500^{\circ}C$까지의 감량변화는 TiO2단독분체가 33.0wt%, $TiO_2/SiO_2$의 몰비가 75/25, 50/50 및 25/75인 분체는 각각 67.0wt%, 70.0wt% 및 73.0wt%, 그리고 $SiO_2$단독분체는 42.5wt%이였다. 이들 탈리는 거의 대부분이 유기물질이였다. 합성직후의 분체는 $TiO_2$단독분체를 제외하고는 무정형화합물이였고, 아나타아제의 루틸로의 상전이는 $SiO_2$에 의해 억제되었다. 합성직후의 분체는 입자의 형태가 관찰되지 않았으나, $600^{\circ}C$, 1시간 가열에 의한 $TiO_2$단독분체, $TiO_2/SiO_2$의 몰비가 75/25 및 50/50인 분체는 모두 서브미크론의 입자를 보였으며, 몰비가 25/75의 분체 및 $SiO_2$단독분체는 여전히 벌크상태였다. 비표면적 역시 $SiO_2$의 증가와 함께 증가하였으며, 세공크기 역시 $SiO_2$성분에 의존하였다. 그리고 이들 가열물의 광촉매활성은, $TiO_2/SiO_2$의 몰비가 75/25인 분체의 경우, 수소발생량으로 $0.240{\mu}mol/h.g-cat.$을 나타내었으며, $TiO_2$단독분체의 그것보다는 약 2.6배, 표준광촉매물질인 P-25(Degussa P-25)보다는 약 2.0배 가량 큰 값을 나타냈다.

• 한국자기학회지
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• 제16권1호
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• pp.23-27
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• 2006

역스피넬 산화물 $CoFe_2O_4$에서 Co를 Mn 또는 Cr클 치환하여 얻어지는 $Mn_xCo_{1-x}Fe_2O_4$ 및 $Cr_xCo_{1-x}Fe_2P_4$ 박막시료 들을 졸-겔 방법을 이용하여 제작하고 그 구조적, 자기적 특성들을 비교분석 하였다. X-ray diffraction 측정 결과, Mn 치환의 경우는 치환량의 증가에 따라 격자상수가 증가하였지만 Cr치환의 경우는 격자상수가 거의 변화하지 않음이 관측되었다. 이와 같은 결과는 Mn 치환의 경우 팔면체 자리의 Co이온과 같은 원자가 +2를 가지게 되는 것으로 설명 가능하며 Cr치환의 경우는 +3을 가지게 되어 같은 양의 $Fe^{3+}$이온들의 $Fe^{2+}$로의 환원이 발생하는 것으로 설명되어질 수 있다. $Cr_Co_{1-x}Fe_2O_4$박막들에 대한 Mossbauer 스펙트럼 측정 결과 사면체 자리에 $Fe^{2+}$이온의 존재가 관측되었으며 이는 $Cr^{3+}$이온의 팔면체 자리 치환에 의하여 야기되는 사면체 자리의 $Fe^{3+}{\rightarrow}Fe^{2+}$ 환원에 의한 것으로 해석된다. 반면에 $Mn_xCo_{1-x}Fe_2O_4$ 박막들에 대한 Mossbauer스펙트럼 측정 결과, $Fe^{2+}$ 이온의 존재는 관측되지 않았으며 Mn 치환량이 큰 경우 (>0.47)팔면체 자리의 $Fe^{3+}$이온들의 사면체 자리로의 이동이 관측되었다. 박막들에 대한 진동시료자화(vibrating sample magnetometry)측정 결과, Mn, Cr 치환의 경우 모두 $CoFe_2O_4$와 비교하여 포화자화량이 증가함이 나타났으며 치환에 관여한 이온들 간의 스핀 자기 능률 크기의 비교를 통하여 그 정성적인 설명이 가능하다.

• 한국자기학회지
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• 제13권6호
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• pp.237-242
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• 2003

$Ti_{1-x}$$^{57}$ F $e_{x}$ $O_2$(0.0$\leq$x$\leq$0.7) 분말을 졸-겔법으로 제조하여 $^{57}$ Fe의 치환량에 따른 결정학적 및 자기적 성질을 연구하였다. X-선 회절 및 중성자 회절실험을 통하며 모든 시료가 anatase 구조를 갖는 순수한 단일상임을 확인할 수 있었다. 진동시료자화율측정기 (VSM)를 통한 자기모멘트의 측정 결과, $^{57}$ Fe의 치환량이 증가함에 따라 상온에서의 Fe 원자 당 자기모멘트 값이 급격히 감소하는 매우 독특한 현상을 관측할 수 있었다. x$\leq$0.01 치환량을 갖는 시료들은 분명한 강자성 거동을 보였으며, x$\geq$0.03 치환량을 갖는 시료들에 대해서는 상자성 형태의 자화곡선이 관측되었다. 이에 대하여 14 K 부터 400 K까지 Mossbauer 분광실험을 한 결과 x$\leq$0.01 치환량을 갖는 시료의 경우 Ti $O_2$내의 $^{57}$ Fe가 상온에서 강자성(sextet)과 상자성(doublet) 형태로 동시에 존재함을 확인할 수 있었고, x$\geq$0.03 치환량을 갖는 시료들에 대해선 오직 상자성 상만을 나타내는 날카로운 doublet만이 존재함을 확인할 수 있었다. 이는 Mossbauer와 VSM 두 결과가 잘 일치함을 보여주고 있고, 상온에서 강자성을 나타내기 위한 $^{57}$ Fe의 치환한계가 x=0.01과 0.03 사이에 있음을 말해 주고 있다. 또한, 상온에서 강자성 성질을 갖는 x$\leq$0.01 시료들로부터 얻은 자기 모멘트 값이 매우 작은 것은 치환된 $^{57}$ Fe의 강자성 상과 상자성 상이 동시에 기여하기 때문에 얻어진 결과로 해석될 수 있다.다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권4호
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• pp.128-135
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• 2022

반도체 공정용 석영유리 도가니의 내측에 위치하는 투명층은 합성 실리카 분말을 원료로 사용하여 제조한다. 도가니의 투명층에는 다양한 원인에 기인하여 버블이 발생하는데, 버블은 도가니의 품질뿐만 아니라 실리콘 잉곳의 수율을 저하시키는 악영향을 미친다. 따라서 투명층의 원료인 합성 실리카 분말 역시 버블 생성 인자를 최소화하는 것이 주요 목표이다. 이에 따라 합성 실리카 분말의 경우, 실라놀 그룹, 탄소계 불순물, 그리고 기공이 충분히 제거되어야만 한다. 본 연구에서는 졸-겔법을 이용하여 합성 실리카 겔을 제조하고, 2단 하소공정에서 하소온도와 유지시간에 따른 탄소 함량과 비표면적의 변화를 살펴보았다. 1단계 하소온도는 500℃~600℃, 2단계 하소온도는 1000℃~1100℃에서 수행하였으며, 유지시간은 10분에서 최대 12시간까지 실시하였다. 1000℃에서 1시간 동안 하소한 분말의 탄소함량은 0.0031 wt.%를 나타내었으며, 1100℃에서 12시간 동안 하소한 분말의 비표면적은 16.6 m²/g을 나타내었다.