• 한국분말재료학회지
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• 제28권2호
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• pp.127-133
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• 2021

One-dimensional (1D) piezoelectric nanostructures are attractive candidates for energy generation because of their excellent piezoelectric properties attributed to their high aspect ratios and large surface areas. Vertically grown BaTiO₃ nanotube (NT) arrays on conducting substrates are intensively studied because they can be easily synthesized with excellent uniformity and anisotropic orientation. In this study, we demonstrate the synthesis of 1D BaTiO₃ NT arrays on a conductive Ti substrate by electrochemical anodization and sequential hydrothermal reactions. Subsequently, we explore the effect of hydrothermal reaction conditions on the piezoelectric energy conversion efficiency of the BaTiO₃ NT arrays. Vertically aligned TiO₂ NT arrays, which act as the initial template, are converted into BaTiO₃ NT arrays using hydrothermal reaction with various concentrations of the Ba source and reaction times. To validate the electrical output performance of the BaTiO₃ NT arrays, we measure the electricity generated from each NT array packaged with a conductive metal foil and epoxy under mechanical pushings. The generated output voltage signals from the BaTiO₃ NT arrays increase with increasing concentration of the Ba source and reaction time. These results provide a new strategy for fabricating advanced 1D piezoelectric nanostructures by demonstrating the correlation between hydrothermal reaction conditions and piezoelectric output performance.

• 분석과학
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• 제27권6호
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• pp.308-313
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• 2014

염료감응형 태양전지의 광전극 및 상대전극에 탄소나노튜브를 도입하여 전지의 광전기적 특성 변화를 EIS, J-V 특성곡선 및 UV-Vis 분광기를 이용하여 분석하였다. $TiO_2$ 광전극의 전기전도도 및 광전효율을 향상시키기 위해 전자전달 촉진자 역할을 하는 multi-wall carbon nanotube (MWCNT)를 $TiO_2$와 혼합하여 $TiO_2$-MWCNT 복합체를 sol-gel 연소 복합공정을 통해 제조하여 조사한 결과 0.1 wt% MWCNT를 첨가한 경우, $TiO_2$만을 사용한 경우에 비해 약 12.5%의 향상된 효율을 보였다. $TiO_2$-MWCNT 복합체에서 MWCNT가 $TiO_2$ 층의 전자이동을 향상시켜 저항을 감소하고 염료와 전자의 재결합을 감소시킨 결과로 생각된다. 그러나 0.1 wt%보다 많은 MWCNT를 첨가할 경우 광투과도 및 염료의 흡착량을 감소시켜 효율이 감소하였다. 또한 상대전극에 MWCNT와 MWCNT-Pt를 적용하였을 경우 각각의 효율은 1.2%와 4.1%로 MWCNT만 적용할 때 보다 백금이 담지된 MWCNT를 사용하였을 경우에 백금과 비슷한 효율을 보였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권5호
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• pp.1613-1616
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• 2012

Ni nanoparticles-$TiO_2$ nanotube arrays (Ni/$TiO_2NTs$) composites were prepared by pulsed electrodeposition method and subsequently characterized by means of field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The FESEM results showed that highly dispersed Ni nanoparticles were not only loaded on the top of the $TiO_2NTs$ but also within the tubular structure, and the particle size of Ni prepared at different current amplitude (100, 200 and 300 $mA{\cdot}cm^{-2}$) was in the range of 15 to 70 nm. The electrochemical studies indicated that Ni nanoparticles loaded on the highly ordered $TiO_2NTs$ are readily accessible for electrochemical reactions, which improve the efficiency of the Ni nanoparticles and $TiO_2NTs$. A maximum specific capacitance (27.3 $mF.cm^{-2}$) was obtained on the Ni/$TiO_2NTs$ composite electrode that prepared at a current of 200 $mA.cm^{-2}$, and the electrode also exhibited excellent electrochemical stability.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권2호
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• pp.8-14
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• 2016

We compared the plausible reaction mechanism and quantitative efficiency of highly self-organized TiO₂ nanotube (ntTiO₂) film with TiO₂ powder. Film was fabricated by electrochemical potentiostatic anodization of titanium thin film in an ethylene-glycol electrolyte solution containing 0.3 wt% NH₄F and 2 vol% deionized water. Nanotubes with a pore size of 80-100 nm were formed by anodization at 60 V for 3 h. Humic acid (HA) was degraded through photocatalytic degradation using the ntTiO₂ film. Pseudo first-order rate constants for 0.3 g of ntTiO₂, 0.3 g TiO₂ powder, and 1 g TiO₂ powder were 0.081 min⁻¹, 0.003 min⁻¹, and 0.044 min⁻¹, respectively. HA adsorption on the ntTiO₂ film was minimal while adsorption on the TiO₂ powder was about 20% based on thermogravimetric analysis. Approximately five-fold more normalized OH radicals were generated by the ntTiO₂ film than the TiO₂ powder. These quantitative findings explain why ntTiO₂ film showed superior photocatalytic performance to TiO₂ powder.

• 대한치과보철학회지
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• 제47권1호
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• pp.39-45
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• 2009

연구목적: 최근 치과용 임플란트의 임상 경향이 전체 치료기간을 줄일 수 있는 방법에 관심이 집중됨에 따라 불활성의 티타늄 임플란트 표면에 활성을 부여하기 위한 다양한 표면처리 방법이 검토되고 있다. 본 연구에서는 높은 강도가 요구되는 부위의 임플란트 재료로서 사용되고 있지만 표면 특성이 순 티타늄에 비해 떨어지는 Ti-6Al-4V 합금의 골전도성을 개선할 목적으로 시행되었다. 연구 재료 및 방법: $20{\times}10{\times}2\;mm$의 Ti-6Al-4V 합금판을 준비한 다음 $TiO_2$ 나노튜브를 형성하기 위해 DC 정전원 장치의 양극과 음극에 각각 시편과 백금판을 결선하고 0.5 M $Na_2SO_4$와 1.0 wt% NaF를 함유하는 전해액을 사용하여 전압 20 V와 전류밀도 $30\;㎃/cm^2$ 조건에서 2시간 동안 양극산화 처리하였다. $TiO_2$ 나노튜브 형성 후 산화 피막층의 결정화를 유도하기 위해 $600^{\circ}C$에서 2시간 동안 열처리하였고, 표면활성도를 개선하기 위해 0.5 M $Na_2HPO_4$ 수용액 24시간 침적과 $Ca(OH)_2$ 포화 수용액에 5시간 침적을 시행하였다. 준비한 시편의 표면 반응성을 조사하기 위해 pH와 무기이온의 농도를 사람의 혈장과 유사하게 조절한 Hanks 용액 (H2387, Sigma Chemical Co., USA)에 2주간 침적하였다. 결과: 20 V에서의 양극산화처리로 직경 48.0 - 65.0 ㎚ 범위의 무정형의 $TiO_2$ 나노튜브가 전체 표면에 걸쳐서 균일하게 생성되는 양상을 보였다. $TiO_2$ 나노튜브는 $600^{\circ}C$에서 2시간 열처리 후 상대적으로 강한 anatase 피크와 함께 rutile 피크가 관찰되었다. $TiO_2$ 나노튜브의 표면활성도는 0.5 M $Na_2HPO_4$ 수용액 24시간 침적과 $Ca(OH)_2$ 포화수용액에 5시간 침적으로 개선되었다. 열처리와 전석회화 처리 후 SBF에 침적한 결과, $TiO_2$ rutile 피크의 상대적 강도는 크게 증가되었지만 HA의 석출은 저하되는 경향을 보였다. 결론: 이상의 결과로 미루어 볼 때, 양극산화 처리한 $TiO_2$ 나노튜브는 $600^{\circ}C$에서의 열처리에 의해 피막층이 안정화되고, 0.5 M $Na_2HPO_4$ 수용액 24시간 침적과 $Ca(OH)_2$ 포화수용액에 5시간 침적으로 표면에 인산칼슘층을 형성하는 것이 표면활성도를 개선하는데 유효함을 알 수 있었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제22권5호
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• pp.326-330
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• 2015

In this study, we demonstrate the photoelectrochromic devices composed of $TiO_2$ and $WO_3$ nanostructures prepared by anodization method. The morphology and the crystal structure of anodized $TiO_2$ nanotubes and $WO_3$ nanoporous layers are investigated by SEM and XRD. To fabricate a transparent photoelectrode on FTO substrate, a $TiO_2$ nanotube membrane, which has been detached from Ti substrate, is transferred to FTO substrate and annealed at $450^{\circ}C$ for 1 hr. The photoelectrode of $TiO_2$ nanotube and the counter electrode of $WO_3$ nanoporous layer are assembled and the inner space is filled with a liquid electrolyte containing 0.5 M LiI and 5 mM $I_2$ as a redox mediator. The properties of the photoelectrochromic devices is investigated and Pt-$WO_3$ electrode system shows better electrochromic performance compared to $WO_3$ electrode.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.164-164
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• 2009

저탄성 계수를 갖는 Ti-29Nb-x(3, 5, 7, 10, 15)Zr 합금을 제조하여 양극산화 방법을 통해 표면에 nanotube를 형성한 후 0.9% NaCl 용액에서 부식특성을 관찰하였다. 합금 표면에 형성된 안정된 $TiO_2$ nanotube가 내식성 향상에 영향을 주었음을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제28권6호
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• pp.601-606
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• 2017

금속 표면처리의 대표적인 기술인 양극산화를 통하여 일차원 나노구조 금속 산화물을 형성할 수 있다. 여러 가지 금속 산화물 중에 기능성이 뛰어난 $TiO_2$에 대한 관심의 증대로 $TiO_2$ 나노 튜브를 이용한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 총설논문에서는 지금까지 연구되어 밝혀진 $TiO_2$ 나노 튜브가 형성원리에 대한 해설논문으로 전기화학적 측면에서의 양극 산화 공정에 대한 이해를 통하여 나노 튜브 형성을 위한 전기적 조건, 화학적 조건, 물리적 조건에 대하여 다루었다. 특히 $TiO_2$ 나노 튜브 성장의 핵심 요소인 산화물의 형성과 에칭의 평형관계, 다공성 구조의 형성 원인을 다루었다. 나아가 전해질 조건에 따른 $TiO_2$ 나노 튜브의 형태학적 고찰을 함으로써 향후 양극 산화를 통한 $TiO_2$ 나노 튜브 응용에 관한 연구를 하는 연구자에게 이해하기 쉽게 설명하고자 하였다.

• 공업화학
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• 제21권1호
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• pp.58-62
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• 2010

$TiOSO_4$와 다층벽탄소나노튜브(MWCNT)를 사용하여 가수분해법으로 CNT-$TiO_{2}$ 나노복합체를 제조하였다. 제조된 $TiO_{2}$-CNT 복합체의 CNT는 아나타제 $TiO_{2}$에 균일하게 분산되어 있으며 MWCNT의 첨가량이 증가함에 따라 결정성 탄소의 비율과 O/Ti 비율이 증가함을 확인할 수 있다. CNT-$TiO_{2}$복합체의 광활성 및 오염물 흡착능력을 UV 조사 시간에 따른 메틸렌블루의 분해정도로 확인하였다. MWCNT의 비율이 높아질수록 높은 흡착능과 광분해능을 나타내었다. 이는 MWCNT의 높은 비표면적, 산소포함 관능기, 낮은 밴드갭 에너지, 높은 전기전도성, 높은 부피 대 표면적 비율, 균일한 구조 및 특성으로 인하여 CNT-$TiO_{2}$ 복합체의 광활성에 도움을 주는 것으로 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.396-396
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• 2012

$TiO_2$ anatase nanotube arrays (NTAs) were grown by electrochemical anodization and followed annealing of Ti foil. Ethylene glycol/$NH_4F$-based organic electrolyte was used for electrolyte solution and using second anodization process to obtain free-standing NTAs. After obtaining NTAs, ITO film was deposited by sputtering process on bottom of NTAs. UV-curable NOA was used for attach free-standing NTAs on flexible plastic substrate (PEN). Solid state electrolyte (spiro-OMeTAD) was coated via spin-coating method on top of attached NTAs. Ag was deposited as a counter electrode. Under AM 1.5 simulated sunlight, optical characteristics of devices were investigated. In order to use flexible polymer substrate, processes have to be conducted at low temperature. In case of $TiO_2$ nano particles (NPs), however, crystallization of NPs at high temperature above $450^{\circ}C$ is required. Because NTAs were conducted high temperature annealing process before NTAs transfer to PEN, it is favorable for using PEN as flexible substrate. Fabricated flexible solid-state DSSCs make possible the preventing of liquid electrolyte corrosion and leakage, various application.