• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.729-732
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• 2012

본 논문에서 이온성액체를 이용한 초음파화학을 통해서 칼코젠 나노입자를 in-situ로 합성하여서 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 위에 도포하였다. 1-Butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ($BMimBF_4$) 이온성액체를 이용해서 MWCNT의 표면을 기능화하였다. 합성된 MWCNT/$BMimBF_4$/CdTe, MWCNT/$BMimBF_4$/ZnTe, MWCNT/$BMimBF_4$/ZnSe 나노복합체를 TEM과 EDS를 이용해서 분석하였다. 특히, MWCNT/$BMimBF_4$/CdTe, MWCNT/$BMimBF_4$/ZnTe, and MWCNT/$BMimBF_4$/ZnSe 나노복합체는 각각 요철과 같거나, 거칠거나 부드러운 코어-쉘 형태와 같은 특이한 구조를 보여주었다. 본 연구는 반응속도가 다른 전구체로부터 얻어진 이성분 반도체 나노입자를 합성과 동시에 탄소나노튜브에 도포할 수 있는 새로운 합성법을 제시한다.

• 한국세라믹학회지
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• 제55권3호
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• pp.267-274
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• 2018

$TiO_2/CuS$ nanocomposites were fabricated by precipitation of nanosized CuS via sonochemical method on electrospun $TiO_2$ nanofibers, and their structure, chemical bonding states, optical properties, and photocatalytic activity were investigated. In the $TiO_2/CuS$ nanocomposite, the position of the conduction band for CuS was at a more negative than that of TiO; meanwhile, the position of the valence band for CuS was more positive than those for TiO, indicating a heterojunction structure belonging to type-II band alignment. Photocatalytic activity, measured by decomposition of methylene blue under visible-light irradiation (${\lambda}$ > 400 nm) for the $TiO_2/CuS$ nanocomposite, showed a value of 85.94% at 653 nm, which represented an improvement of 52% compared to that for single $TiO_2$ nanofiber (44.97% at 653 nm). Consequently, the photocatalyst with $TiO_2/CuS$ nanocomposite had excellent photocatalytic activity for methylene blue under visible-light irradiation, which could be explained by the formation of a heterojunction structure and improvement of the surface reaction by increase in surface area.

• 폴리머
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• 제38권3호
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• pp.378-385
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• 2014

초음파를 이용한 수중 반응을 통하여 친수성 고분자인 poly(vinyl alcohol) (PVA)를 다중벽 탄소나노튜브 표면에 개질하였다. 초음파 인가 시 PVA는 라디칼을 지닌 상태로 절단되며 탄소나노튜브는 일반적으로 라디칼 스캐빈저 역할을 하므로 생성된 PVA 라디칼과 반응하여 PVA 사슬이 탄소나노튜브 표면에 그래프트 된다. PVA의 그래프트 반응을 조절하기 위하여 초음파 인가 조건을 300과 500 W로 선택하였으며, 인가 시간은 최대 50분으로 하였다. 탄소나노튜브 표면에 그래프트된 PVA는 FTIR, TGA, SEM, 및 TEM을 통하여 분석하였다. 또한 PVA로 개질된 탄소나노튜브의 분산안정성을 분석하였다. 그래프트된 PVA의 양은 초음파의 인가 출력과 인가 시간에 비례하여 증가하였으며, PVA로 개질된 탄소나노튜브는 물 속에서 매우 안정적인 분산성을 보였다. 이는 복잡한 화학반응 과정없이 초음파를 이용하면 탄소나노튜브를 고분자로 간단히 개질할 수 있음을 보여준다.

• 한국환경과학회지
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• 제23권5호
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• pp.963-972
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• 2014

In this study, ibuprofen(IBP) degradation by the photochemical ($UV/S_2O{_8}^{2-}$) and sonochemical ($US/S_2O{_8}^{2-}$) processes was examined under various parameters, such as UV ($10{\sim}40{\pm}5W/L$) and US ($50{\sim}90{\pm}5W/L$) power density, optimum dosage of persulfate ion ($S_2O{_8}^{2-}$), temperature ($20{\sim}60^{\circ}C$) and anions effect ($Cl^-$, $HCO_3{^-}$, $CO{_3}^{2-}$). The pseudo-first-order degradation rate constants were in the order of $10^{-1}$ to $10^{-5}min^{-1}$ depending on each processes. The synergistic effect of IBP degradation in $UV/S_2O{_8}^{2-}$ and $US/S_2O{_8}^{2-}$ processes could investigated, due to the generation of $SO_4{^-}$ radical. This result can confirm from the produced $H_2O_2$ and $SO{_4}^{2-}$ concentration in each processes. IBP degradation rate affected by the $S_2O{_8}^{2-}$ dosage, temperature, power and anion existence parameters. In particular, IBP degradation rate increased with the increase of the temperature ($60^{\circ}C$) and applied power density (UV:$40{\pm}5W/L$, US:$90{\pm}5W/L$). On the other hand, anions effect on the IBP degradation was negative, due to the anion play as a the scavenger of radical.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제28권11호
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• pp.1951-1957
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• 2007

A new synthetic strategy based on the acid-base catalyzed sol-gel method was developed for the preparation of a series of mesoporous TiO2 nanoparticles. A key feature of the method involves a gradual change in pH (0.8- 9) during the sol-gel transition, which guarantees easy introduction of mesoporosity without relying on the well-established sonochemical or template approach. In addition, this method leads to the exclusive formation of the anatase phase stable enough to the calcination temperature up to 600 oC. The physicochemical properties of the particles in the series were characterized by various spectroscopic and analytical techniques such as wide-angle XRD, SAXRD, BET surface area, FE-SEM, TEM, FT-IR, TGA, and XPS. The photocatalytic efficiency of these materials was investigated for the oxidation of toluene under UV-irradiation. All but T-ad in the series exhibited high photocatalytic activity pushing the reaction into completion within 3 h. The reaction followed the first order kinetics, and the rate reaches as high as 3.9 × 10?2/min which exceeds the one with the commercially available Degussa P-25 by a factor of 3.2. When comparison is made among the catalysts, the reactivity increases with increase in the calcination temperature which in turn increases the crystallinity of the anatase phase, thus revealing the following rate orders: T-3 < T-4 < T-5 < T-6.

• 공업화학
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• 제20권3호
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• pp.322-328
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• 2009

Octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS)을 에멀젼 상태에서 초음파를 조사하여 polydimethylsiloxane (PDMS)을 중합하였다. 중합에 활용된 초음파 반응기는 주파수가 20 KHz의 horn 유형과 40 KHz의 bath 유형이었으며, horn과 bath를 혼용한 경우의 중합 공정의 특성도 평가해 보았다. 고려된 주요 변수들은 반응 온도와 초음파 조사 시간 이었으며, 중합물에 대하여 각 시료의 고유 점도와 전환율 측정을 통하여 각 중합공정의 효율성과 특성을 조사하고, 최적의 공정 조건을 도출해 보고자 하였다. Horn 유형의 반응기에서는 수 분 이내에 80% 이상의 전환율이 달성되고 높은 점도의 PDMS를 얻을 수 있었으나, 조사 시간에 따라 전환율과 점도는 최대값을 보인 이후에 감소하는 경향을 나타내었다. 초음파의 강도가 상대적으로 약하게 유지되는 bath 유형의 반응기에서는 1 h 이상의 조사가 필요하였으며, horn 유형과 달리 전환율과 점도가 조사 시간에 따라 지속적으로 증가하는 경향이 지배적이었다. Horn유형과 bath유형을 조합한 혼합형 반응기에서는 다른 반응기와는 매우 다른 결과들이 나타났으며, 각 반응기의 특성은 전산 모사를 이용한 반응기 내의 음파 해석을 바탕으로 설명되었다.

• 대한화학회지
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• 제61권4호
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• pp.179-184
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• 2017

본 논문은 $ZnO/SiO_2$를 나노 복합체(nano-compositions : NCs) 크기로 상온에서 화학적 방법으로 합성하였다. ZnO는 초음파 합성법으로 제조를 하였으며, $SiO_2$는 침전 방법을 이용하여 제조 하였다. $ZnO/SiO_2$의 구조적인 특성을 파악하기 위해 X-선회절 분석기(XRD), 주사전자현미경(FE-SEM), 푸리에 변환 적외선 스펙트럼(FT-IR)를 이용하여 $ZnO/SiO_2$가 형성되는 것을 확인 할 수 있었다. 광촉매적 특성을 판단하기 위해 $SiO_2$의 농도별로 제조된 $ZnO/SiO_2$를 Rhodamine-B 시약을 이용하여 광촉매 특성을 평가하였다. 그 결과 $SiO_2$의 농도가 증가할수록 광촉매 특성이 증가하는 것을 확인하였다. 그리고 $ZnO/SiO_2$를 가지고 항균성 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 균(cell)은 대장균(E. coli)과 황색포도상구균(S. aureus)이다. 표면의 $SiO_2$층에 따른 항균 성실험을 진행한 결과 $SiO_2$ 층이 증가 할수록 항균 효과가 증가하는 것을 확인 할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권4호
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• pp.247-253
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• 2012

본 연구는 초음파 공정에서 주파수가 OH 라디칼 생성량에 미치는 영향을 알아보고 OH 라디칼의 생성량이 가장 많은 주파수를 이용하여 As(III) 산화 시 부피의 영향에 대해 알아보았다. 35, 300, 500 kHz 세 주파수의 초음파를 조사 시 생성되는 과산화수소를 측정하였을 때 300 kHz에서 과산화수소의 cavitation yield 가 가장 크게 나타났다. 주파수 300 kHz의 초음파를 이용하여 As(III) 용액을 4가지 부피(334, 690, 1,046, 1,401 mL)에 대해 산화시킨 결과, 부피가 증가할수록 반응 속도 상수는 감소하였다. 그러나 As(III)의 cavitation yield는 작은 부피에서는 시간이 지남에 따라 값이 감소하였으나 큰 부피에서는 시간이 지나도 값이 유지되거나 오히려 증가하는 결과를 보였다. 초음파 공정에서 As(III)를 산화시킬 때 짧은 시간 내에 일정 농도 이하가 되기 위해서는 반응 속도 상수 결과에 따라 작은 부피에서 산화시키는 것이 유리하다. 반면에 큰 부피에서 오랫동안 산화시킨다면 As(III)의 cavitation yield 결과에 따라 소비 에너지 대비 많은 양(mass)의 As(III)를 산화시킬 수 있기 때문에 출력밀도가 낮음에도 불구하고 적용 가능성이 높다는 것을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권4호
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• pp.281-288
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• 2011

초음파 기술은 공동현상(cavitation)에 의한 산화분해 및 열분해 과정을 이용해 오염물질을 저감시키는 활발한 연구가 진행되고 있으나 대부분 저용량 소규모(Lab scale) 실험에 그치고 있다. 본 연구에서는 대용량 연속식 처리가 가능한 Pilot Scale의 초음파 시스템을 개발하고, 분해 대상물질로 나프탈렌을 선정하여 개발된 시스템의 처리효율을 비교 검증하였다. 전반사가 유도된 최적의 다주파 조사 조건으로 V-$120^{\circ}$ 형태가 일반형에 비해 약 1.4~2.2배 우수한 효율을 나타내었다. V-$120^{\circ}$ 초음파 조사 형태, 연속식 처리가 가능하기 위한 유입 유출수 설치, 보조제 첨가부 및 외곽 냉각 순환시스템을 적용하여 총 3가지 형태의 pilot scale(20~40 L) 반응조를 제작하였다. 세 반응조의 나프탈렌 처리 결과는 모두 EPA의 나프탈렌 음용수 권고기준을 만족하였으며, 특히, 전반사 조건이 유도된 PS1과 PS2 type이 약 97% 이상의 우수한 분해효율을 보였다. 연속식(CSTR형) 처리 방식에서도 2.5~10 mg/L의 나프탈렌을 시간당 10~20 L를 처리한 결과 약 84~96%의 우수한 분해효율을 나타내었다. 인공 현장 지하수 조건에서의 초음파 적용시 초음파 효율의 큰 차이를 보이지 않아 개발된 본 시스템의 현장 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권7호
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• pp.5-11
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• 2014

본 연구는 UV와 US를 함께 조사하는 UV/US 연계 공정을 통해 발생하는 시너지 효과를 조사하고, 이를 효과적으로 오염물질 처리 공정에 적용 가능한지에 대하여 연구하였다. US를 조사하는 경우에는 $H_2O_2$의 농도가 지속적으로 증가하지만, UV/US를 동시에 조사한 경우 $H_2O_2$의 농도가 증가하는 속도가 점점 감소하여 일정 농도로 수렴하는 포화속도곡선의 경향을 보였으며, US가 단독으로 조사되었을 때 생성된 $H_2O_2$와 UV/US 연계 공정을 통해 생성된 $H_2O_2$와의 차이가 오염물질 제거율 향상에 시너지 효과를 일으킨다고 판단된다. 시너지 효과를 검증하기 위해 인체에 유해한 영향을 미치는 가소제 중 하나인 bis(2-ethylhexyl) phthalate(DEHP)를 이용하여 제거실험을 실시하였다. UV와 US를 동시에 조사하는 UV/US 연계 공정의 경우 DEHP의 제거 유사 일차반응 속도상수(k1)가 $14.81{\times}10^{-3}min^{-1}$로 UV만 조사하는 경우의 $2.60{\times}10^{-3}min^{-1}$과 US만 조사하는 경우의 $10.34{\times}10^{-3}min^{-1}$보다 더 큰 것을 확인하였다. 이를 통해 UV/US 연계 공정에서 DEHP의 제거가 더 활발하게 일어남을 확인하였으며, 이는 시너지 효과에 의한 것이라 판단된다. 또한 DEHP 제거 유사 일차반응 속도상수 값을 이용하여 시너지 효과를 이론적으로 계산한 결과 시너지 효과 값은 1.15로 나타나 기준값인 1보다 큰 값을 가지므로 시너지 효과가 발생했다고 판단된다.