Transition metal oxide nanocrystalline materials are playing major role in energy storage application in this scenario. Nickel oxide is one of the best antiferromagnetic materials which is used as electrodes in energy storage devices such as, fuel cells, batteries, electrochemical capacitors, etc. In this research work, nickel oxide nanoparticles were synthesized by combustion route in presence of organic fuels such as, glycine, glucose and and urea. The prepared nickel oxide nanoparticles were calcined at 600℃ for 3 h to get phase pure materials. The calcined nanoparticles were preliminarily characterized by XRD, particle size analysis, SEM and EDAX. To prepare nickel oxide electrode materials for application in supercapacitors, the calcined NiO nanoparticles were mixed with di-methyl-acetamide and few drops of nafion solution for 12 to 16 h. The above slurry was coated in the graphite sheet and dried at 50℃ for 2 to 4 h in a hot air oven to remove organic solvent. The dried sample was subjected to electrochemical studies, such as cyclic voltammetry, AC impedance analysis and chrono-coulometry studies in KOH electrolyte medium. From the above studies, it was found that nickel oxide nanoparticles prepared by combustion synthesis using glucose as a fuel exhibited resulted in low particle diameter (42.23 nm). All the nickel oxide electrodes have shown better good capacitance values suitable for electrochemical capacitor applications.
Recently, the control of pore-characteristics of nano-porous materials has been studied extensively because of their unique applications, which includes size-selective separation, gas adsorption/storage, heterogeneous catalysis, etc. The most widely adopted techniques for controlling pore characteristics include the utilization of pillar effect by metal oxide and of templates such as zeolites. More recently, coordination polymers constructed by transition metal ions and bridging organic ligands have afforded new types of nano-porous materials, porous metal-organic framework(porous MOF), with high degree and uniformity of porosity. The pore characteristics of these porous MOFs can be designed by controlling the coordination number and geometry of selected metal, e.g transition metal and rare-earth metal, and the size, rigidity, and coordination site of ligand. The synthesis of porous MOF by the assembly of metal ions with di-, tri-, and poly-topic N-bound organic linkers such as 4,4'-bipyridine(BPY) or multidentate linkers such as carboxylates, which allow for the formation of more rigid frameworks due to their ability to aggregate metal ions into M-O-C cluster, have been reported. Other porous MOF from co-ligand system or the ligand with both C-O and C-N type linkage can afford to control the shape and size of pores. Furthermore, for the rigidity and thermal stability of porous MOF, ring-type ligand such as porphyrin derivatives and ligands with ability of secondary bonding such as hydrogen and ionic bonding have been studied.
Jang, Myeong Je;Won, Mi So;Lee, Kyu Hwan;Choi, Sung Mook
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.49
no.2
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pp.159-165
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2016
The hydrogen has been recognized as a clean, nonpolluting and unlimited energy source that can solve fossil fuel depletion and environmental pollution problems at the same time. Water electrolysis has been the most attractive technology in a way to produce hydrogen because it does not emit any pollutants compared to other method such as natural gas steam reforming and coal gasification etc. In order to improve efficiency and durability of the water electrolysis, comprehensive studies for highly active and stable electrocatalysts have been performed. The platinum group metal (PGM; Pt, Ru, Pd, Rh, etc.) electrocatalysts indicated a higher activity and stability compared with other transition metals in harsh condition such as acid solution. It is necessary to develop inexpensive non-noble metal catalysts such as transition metal oxides because the PGM catalysts is expensive materials with insufficient it's reserves. The optimization of operating parameter and the components is also important factor to develop an efficient water electrolysis cell. In this study, we optimized the operating parameter and components such as the type of AEM and density of gas diffusion layer (GDL) and the temperature/concentration of the electrolyte solution for the anion exchange membrane water electrolysis cell (AEMWEC) with the transition metal oxide alloy anode and cathode electrocatalysts. The maximum current density was $345.8mA/cm^2$ with parameter and component optimization.
Kim, Tae-Ho;Lee, Jae-Uk;Kim, Byeong-Seong;Jeon, Hyeong-Jin;Na, Yun-Chae
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2016.11a
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pp.115.1-115.1
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2016
Electrochemical anodization has been interested due to its useful way for the nano-scale architecture of metal oxides obtained from a metal substrate. By using this method, it is easy to control the morphology of the oxide materials by controlling electrochemical conditions. Among oxide materials obtained from the transition metals such as Ti, V, W, etc., in this paper, the morphological study of anodized $TiO_2$ was employed at various voltage conditions in fluoric based electrolyte, and the effects of applied voltage (sweep rate and retention time) on the tube morphologies were investigated. Furthermore, by using anodization of tungsten substrate (W), we fabricated the porous structure of $WO_3$ and provided merits of tailored structure for the hybridization of inorganic and organic materials as electrochromic (EC) applications. The hybrid porous $WO_3$ shows multi-chromic properties during the EC reactions at specific voltage conditions. From these results, the anodization process with tailoring nano-structure is one of the promising methods for EC applications.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.23
no.5
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pp.429-436
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2012
Mg and Mg-based alloys are regarded as strong candidate hydrogen storage materials since their hydrogen capacity exceeds that of known metal hydrides. One of the approaches to improve kinetic is addition of metal oxide. In this paper, we tried to improve the hydrogenation properties of Mg-based hydrogen storage composites. The effect of transition metal oxides, such as $Nb_2O_5$ on the kinetics of the Magnesium hydrogen absorption kinetics was investigated. $MgH_x$-5wt.% $Nb_2O_5$ composites have been synthesized by hydrogen induced mechanical alloying. The powder fabricated was characterized by X-ray diffraction (XRD), Field Emission-Scanning Electron Microscopy (Fe-SEM), Energy Dispersive X-ray (EDX), BET and simultaneous Thermo Gravimetric Analysis / Differential Scanning Calorimetry (TG/DSC) analysis. The Absorption / desorption kinetics of $MgH_x$-5wt.% $Nb_2O_5$ (type I and II) are determined at 423, 473, 523, 573 and 623 K.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.31
no.5
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pp.335-340
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2018
Transition metal oxide materials have attracted widespread attention as Li-ion battery electrode materials owing to their high theoretical capacity and good Li storage capability, in addition to various nanostructured materials. Here, we fabricated a CoO Li-ion battery in which Co nanoparticles (NPs) are deposited into a current collector through electrophoretic deposition (EPD) without binding and conductive agents, enabling us to focus on the intrinsic electrochemical properties of CoO during the conversion reaction. Through optimized Co NP synthesis and electrophoretic deposition (EPD), CoO Li-ion battery with 630 mAh/g was fabricated with high cycle stability, which can potentially be used as a test platform for a fundamental understanding of conversion reaction.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.26
no.5
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pp.347-350
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2013
By inserting a very thin metal layer of Ag between two outer oxide layers of amorphous silicon indium zinc oxide (SIZO), we fabricated a highly transparent SIZO/Ag/SIZO multilayer on a glass substrate. In order to find the optimized thickness of Ag layers, we investigated the variation of optical properties depending on Ag thickness. It was found that the transition of Ag layer from island formation to a continuous film occurred at a critical thickness. Continuity of the Ag film is very important for optical properties in SIZO/Ag/SIZO multilayer. With about 15 nm thick Ag layer, the multilayer showed a high optical transmittance of 80% at 550 nm and low emissivity in IR.
The cobalt-substituted polyoxotungstate [(CoPW11O39)5-] has been used as a catalyst in olefin epoxidation and alkane hydroxylation reactions. The epoxidation of olefins by iodosylbenzene in CH3CN yielded epoxides predominantly with trace amounts of allylic oxidation products. cis-Stilbene was streoselectively oxidized to cis-stilbene oxide with small amounts of trans-stilbene oxide and benzaldehyde formation. The epoxidation of carbamazepine (CBZ) by potassium monopersulfate in aqueous solution gave the corresponding CBZ 10,11-oxide product. Other transition metal-substituted polyoxotungstates (M=Mn2+, Fe2+, Ni2+, and Cu2+) were inactive in the CBZ epoxidation reaction. The cobalt-substituted polyoxotungstate also catalyzed the oxidation of alkanes with m-chloroperbenzoic acid to give the corresponding alcohols and ketones. The presence of CH2Br2 in the hydroxylation of cyclohexane afforded the formation of bromocyclohexane, suggesting the participation of cyclohexyl radical. In the 18O-labeled water experiment, there was no incorporation of 18O into the cyclohexanol product when the hydroxylation of cyclohexane by MCPBA was carried out in the presence of H218O. Some mechanistic aspects are discussed as well.
Niobium nitride (NbN) superconducting thin films with the thickness of 100 and 400 nm have been deposited on the surfaces of silicon oxide/silicon substrates using a sputtering method. Their superconducting properties have been evaluated in terms of the transition temperature, critical magnetic field, and critical current density. In addition, the NbN films were patterned in a line with a width of $10{\mu}m$ by a reactive ion etching (RIE) process for their characterization. This study proves the applicability of the standard complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) process in the fabrication of superconducting thin films without considerable degradation of superconducting properties.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.55
no.2
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pp.84-90
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2022
With the growing interest in energy storage and conversion systems including secondary batteries, capacitors, and water electrolysis, various electrode materials are being developed to improve the energy efficiency. Among them, graphene is regarded as one of the promising candidates owing to its exceptional properties - large surface area, and excellent electrical conductivity. Herein, we report a facile one-step electrochemical approach to synthesize exfoliated graphene/Fe oxide compound. The effect of experimental conditions - the types of applied voltage, kinds of counter electrodes, acidity of electrolyte on the synthesis of graphene/Fe oxide compound is investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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