ZnO shows a direct band gap of 3.37eV, large exciton binding energy (~60 meV), high oxidation ability, high sensitivity to many gases, and low cost, and it has been used in various applications such as transparent electrodes, light emitting diodes (LEDs), gas sensors and photocatalysts. Among these applications ZnO as photocatalyst has considerably attracted attention over the past few years because of its high activities in removing organic contaminants generated from industrial activities. In this research, ZnO nanoparticles were synthesized by spray-pyrolysis method using the zinc acetate dihydrate as starting material at synthesis temperature of $900^{\circ}C$ with concentration varied from 0.01 to 1.0M. The physical and chemical properties of the synthesized ZnO nanoparticles were examined by X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transformation Infrared (FT-IR), and UV-vis spectroscopy. The Miller indices of XRD patterns indicate that the synthesized ZnO nanoparticles showed a hexagonal wurtzite structure. With increased precursor concentration, a primary, secondary particle sizes of ZnO nanoparticles increased by 0.8 to $1.5{\mu}m$ and 15 to 35nm, and their crystallinity was improved. Methyleneblue (MB) solution ($1{\mu}M$) as a test comtaminant was prepared for evaluating the photocatalytic activities of ZnO nanoparticles synthesized in different precursor concentration. The results show that the photocatalytic efficiency of ZnO nanoparticles was gradually enhanced by increased precursor concentration.
Boron-containing materials have several excellent properties, such as superlnardness, insulation and non-Rinear optical property. Recently, oxynitride compounds, such as Si(ON), Ti(ON), became the promising materials applied in diffusion barrier layer and solar cell. With the expectation of obtaining the hybrid property, we have firstly grown the BON thin film by radio frequency (R.F.) plasma enhanced metalorganic chemical vapm deposition (PEMOCVD) with 100 kHz frequency and trimethyl borate precursor. The plasma source gases used in this study were Ar and $H_2$, and two kinds of nhmgen source gases, $N_2$ and <$NH_3$, were also employed. The as-grown films were characterized by XPS, IR, SEM and Knoop microlhardness tester. The relationship between the films hardness and the growth rate indicated that the hardness of the film was dependent on several factors such as nitrogen source gas, substrate temperature and film thickness due to the variation of the composition and the structure of the film. Both nitrogen and carbon content could raise the film hardness, on which nitrogen content did stronger effect than carbon. The smooth morphology and continuous structure was benefit of obtaining high hardness. The maximum hardness of BON film was about 10 GPa.
Micro-electronic gas sensor devices were developed for the detection of carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), ammonia (NH3), and formaldehyde (HCHO), as well as binary mixed-gas systems. Four gas sensing materials for different target gases, Pd-SnO2 for CO, In2O3 for NOx, Ru-WO3 for NH3, and SnO2-ZnO for HCHO, were synthesized using a sol-gel method, and sensor devices were then fabricated using a micro sensor platform. The gas sensing behavior and sensor response to the gas mixture were examined for six mixed gas systems using the experimental data in MEMS gas sensor arrays in sole gases and their mixtures. The gas sensing behavior with the mixed gas system suggests that specific adsorption and selective activation of the adsorption sites might occur in gas mixtures, and allow selectivity for the adsorption of a particular gas. The careful pattern recognition of sensing data obtained by the sensor array made it possible to distinguish a gas species from a gas mixture and to measure its concentration.
본 연구에서는 주형물질로 $C_{16}TMABr$을 이용하여 염기 조건하에서 메조세공을 갖는 산화주석을 졸-겔법으로 합성하였다. 메조세공 $SnO_2$의 합성 최적조건을 탐사하였으며, 얻어진 시료는 X선회절, 질소흡착 및 투과전자현미경 등으로 분석하여 특성을 조사하였다. 금전극과 백금히터 회로를 알루미나 기재상에 스크린 프린팅 법으로 코팅하고, 합성한 메조세공의 산화주석을 전극상에 접합시켜 하나의 유니트로 구성하였으며, 제작한 센서는 $350^{\circ}C$에서 1~10,000 ppm 농도범위의 메탄과 일산화탄소에 대하여 검지능력을 평가하였다. $SnO_2$ 상에 담지된 팔라듐량의 변화가 이들 측정가스의 검출에 미치는 영향도 검토하였다. 메조세공을 갖는 산화주석은 비다공성의 상용 산화주석에 비하여 동일한 측정 조건하에서 측정가스에 대해 보다 높은 감도를 나타낼 뿐 아니라 안정성이 있으면서도 빠른 응답속도를 보였다.
요소-멜라민수지 접착제를 실험실에서 수지 접착제 고형분량에 대해 5% 멜라민을 첨가하여 파티클보드 제조용으로 합성하였다. 합성한 요소-멜라민 수지를 이용하여 전건 목재파티클의 무게에 대해 접착제 첨가량 6, 8%와 열압시간 3, 4, 5분에서 실험실 파티클보드를 접착하는 열압시간동안 배출되는 가스를 증류수에 용해·포집하여 얻어진 용액으로부터 포름알데히드 배출량을 미국 National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) 3500의 방법에 의해 분석·비교하였다. 포름알데히드 배출량을 측정하여 분석한 결과는 파티클보드를 열압하는 시간동안 배출되는 가스 중에서 포름알데히드량은 요소-멜라민수지 접착제의 첨가량과 열압시간에 대해 통계적으로 유의하게 차이가 있다는 것을 보여줬다. 파티클보드의 성능평가 결과는 3분의 열압시간에서 접착된 파티클보드의 박리강도는 KS F 3104 파티클보드 8.0형의 최소요구치를 만족시키는 것을 보여줬다.
전도성 고분자 센서 (Conducting polymer sensors)는 상온에서 휘발성 유기 화합물 가스 (Volitile organic compounds gases)에 대해 감도를 가지고 있다. 화학 중합으로 제조된 전도성고분자인 polypyrrole과 polyaniline로 이루어진 8개의 센서 어레이를 이용하여 VOCs 가스에 대한 감응 특성을 살펴보았다. 화학 중합으로 합성된 각 센서들은 증류된 pyrrole, aniline과 dopant로 dodecylbenzene sulfonic acid (DBSA)와 산화제로 ammonium persulfate (APS) 그리고 증류수를 이용하여 제조되었으며, 각 센서들의 특성 부여를 위해 redoping과 dedoping은 전기화합법을 이용하여 제조하였다. Dedoping 법은 전압을 반대로 걸어주어 처음 첨가된 dopant를 전해질 속으로 빼냈으며, redoping법은 1-octanesulfonic acid sodium salt를 화합중합으로 형성된 막에 다시 첨가 시켰다. 감도와 가역성은 doping, dedoping, redoping 그리고 두께에 따라 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 이들 전도성 고분자의 구조와 감도와의 관계를 scanning electron microscope (SEM), scanning probe microscope (SPM) 그리고 $\alpha$-step을 사용하여 조사하였다.
본 연구에서는 고순도의 모데나이트(Mordenite) 입자를 합성하기 위하여 천연 제올라이트를 시드로 사용하여 시드의 농도 및 수열합성 시간에 따른 천연 제올라이트 시드가 합성에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과 시드가 입자의 형성에 큰 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었고 시드를 3 g/100 g batch 주입하여 $140^{\circ}C$에서 72시간 동안 수열합성을 진행하였을 때 $1-2{\mu}m$ 사이즈의 고순도 모데나이트 입자를 합성할 수 있었다. 이를 통해 모데나이트 입자의 성장 기구를 규명할 수 있었으며, 모데나이트 입자 형성에 있어 시드는 첫째, 구형 모데나이트 전구체 형성 자리 공급의 역할과, 둘째 모데나이트 원료 물질 소스 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 합성된 모데나이트 입자의 가스 흡착량 분석 결과 $CO_2$ 기체의 흡착량이 97.19 mg/g로 다른 가스들에 비해 비교적 높은 흡착성능을 보였으며, $CO_2/H_2$의 선택도가 가장 우수한 것으로 나타났다. 따라서 이러한 결과들을 바탕으로 용도에 맞는 고순도 상의 모데나이트 입자를 합성할 수 있음을 확인하였고 보다 낮은 가격으로 우수한 분리성능을 갖는 분리막 소재개발에 활용할 수 있을 것이라 판단된다.
$SnO_2$ nanoparticles were synthesized by flame spray pyrolysis, which were directly deposited on Pt interdigitated substrates. Gas sensing performance was evaluated for various gases such as $H_2$, CO, $H_2S$, and $NH_3$, and it was compared with that of commercial $SnO_2$ nanopowder. The synthesis of $SnO_2$ nanoparticles was also conducted in various solvents. As a result, the primary particle size was changed with the solvent of precursor solution, and their $H_2$ sensing properties were significantly affected.
왕겨와 활성탄을 출발물질로 하여 탄소열 환원법으로 SiC 휘스커를 합성하였다. 그리고, 이에 있어서 가수와 첨가제의 영향을 조사하였다. 실험온도는 $1450^{\circ}C$ 이었고 합성도니 SiC 휘스커는 후처리 후 SEM, XRD 분석을 행하였다. 반응관내에 수소의 농도가 높을수록, 총유량이 클수록 휘스커의 생성율이 증가하였으며 가스의 유속이 Ar : $H_2$=300:45(cc/min)이고 NaF : $CaF_2$= 1:1가 되도록 혼합하여, 첨가하고, Ni를 flake ($1{\times}1$mm)로 첨가한 경우에 가장 양호한 형태의 휘스커를 얻을 수 있었다.
High-purity aluminum nitride nanopowders were synthesized using an RF induction thermal plasma instrument. Ammonia and nitrogen gases were used as sheath gas to control the reactor atmosphere. Synthesized AlN nanopowders were characterized by XRD, SEM, TEM, EDS, BET, FTIR, and N-O analyses. It was possible to synthesize high-purity AlN nanoparticles through control of the ammonia gas flow rate. However, additional process parameters such as plasma power and reactor pressure had to be controlled for the production of high-purity AlN nanopowders using nitrogen gas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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