• 제목/요약/키워드: Zn$^{+2}$/Fe$^{+2}$ 이온

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1,3-bisdicyanovinylindane 색소를 이용한 선택적 $Hg^{2+}$ 감지 특성

  • Kim, Su-Ho;Kim, Young-Sung;Kim, Sung-Hoon;Son, Young-A
    • 한국염색가공학회:학술대회논문집
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    • 한국염색가공학회 2009년도 제41차 학술발표회
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    • pp.19-20
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    • 2009
  • 최근 화학, 물리, 생명과학, 전기, 전자등의 다양한 분야에 활발하게 연구가 이루어지고 있는 초분자 화학은 선택적 분자인지를 위한 효율적인 골격구조와 나아가 다양한 계에 응용할 수 있다. 초분자 화학의 분자인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 비공유 결합성 상호작용에 의하여 이루어지는 초분자 화학의 분자 인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 이는 공유결합을 이용하는 분자화학과는 차별화 된 것이다. 수용체는 간단한 구조의 화합물 및 금속 이온들과 같은 기질과 가역적으로 상호 작용할 수 있는 착물을 형성한다. 최근들어 급격한 산업화가 진행되어 환경문제가 심각하게 대두 되어져 왔고, 그 중에서 특히 수은이나 카드뮴에 의한 질병, 납에 의한 중독 등 중금속에 의한 오염이 크게 나타남에도 불구하고, 현재 그러한 중금속을 검출함에 있어 많은 비용과 시간이 드는 문제점이 있다. 또한 우리에게 이로운 금속은 효율적 분석을 통해 환경계와 의료계에 많은 도움을 줄 것으로 사례되므로 화학센서 기술의 개발은 절실히 요구되어지고 있다. 이에 새로운 1,3-bisdicyanovinylindane 을 통해 $Hg^{2+}$ 금속의 감지 여부 알아보고, 그 특성을 파악하고자 한다. 1,3-indandion (2.18g, 14.9mmol), malononitrile (2.95g, 44.7mmol), ethanol 50ml를 20분간 상온에서 용해시킨다. 후에 sodium trihydrate acetate(3.05g)을 첨가한 후 5시간 동안 환류반응 시킨다. 이 과정에서 얻어진 용액을 필터과정을 통하여 에서 합성 반응 중에 생성된 불순물(1,3-dicyanovinylindane-1-one, monocondensation)을 제거한다. 필터과정을 통해 걸러진 미 반응 물질을 제�G 용반응욕액을 증류수(100ml)를 이용하여 희석시키고 난 후 염산을 이용, 산성화 시켜 고체 생성물을 얻어낸다. 이렇게 생성된 고체 생성물은 다시 필터 및 건조를 통하여 회색의 고체 화합물을 얻어낸다. 1,3-bisdicyanovinylindane과 금속이온에 대한 감응도를 확인하기 위하여 metanol/water(1:2)을 용매로 하여 금속이온의 농도를 변화시켜 발색특성을 살펴보았다. 본 색소화합물과 Hg2+에 대한 UV 흡광도 변화 적정결과와 그 화합물의 상태 살펴본 결과 금속이온이 0.2ml씩 더 참가되면서 색의 변화를 뚜렷하게 나타내었다. 반면 그 밖에 이온($Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$, $Zn^2$, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Pb^{2+}$)은 UV 흡광도 변화가 적거나 변화 자체가 없었다. 하지만 과량의 $Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$는 색상 변화를 나타내었으며,이와 같은 흡광도 변화는 금속에 따라 약간의 차이가 있지만, 420nm를 등흡수점으로 하여, 580nm의 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기는 감소하는 반면 400nm 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기가 증가하였다. 1,3-bisdicyanovinylindane 화합물은 다양한 생물계 및 환경계에서 요구되는 micro mol에서 milli mol 농도 영역의 $Hg^{2+}$ 이온의 선택적이고 민감한 검출과 정량적인 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

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Zn 및 Cu 오염토양에서 담배에 의한 복원 탐색 (Feasibility of Tobacco(Nicotiana tabacum L.) for Phytoremediation of Soil Contaminated with Zn and Cu)

  • 이상각;강병화
    • 한국환경농학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.211-217
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    • 2001
  • 본 연구는 경작지 중금속 오염지역의 식물복원을 위한 방안으로, Zn, Cu처리가 담배식물의 생리반응에 영향하는 형태적인 변화와 엽령에 따른 중금속 축적 양상 및 무기이온의 흡수관계를 분석한 결과는 다음과 같다. Zn, Cu에 따른 간장의 생장감소는 1.0 mM이하에서는 작았고, 지상부 건물중보다는 지하부의 건물중을 크게 감소시켰다. 특히 지하부의 건물중은 약 50%가 감소하였다. Zn, Cu처리시 지상 ${\cdot}$ 지하부의 축적은 처리농도가 증가함에 따라 완만히 증가하다가 2.0 mM이상에서는 급격히 증가하였다. 엽령에 따라 Zn은 노화엽에서, Cu는 생장엽에서 축적량이 많았다. 주당 축적량은 2.0 mM에서 Zn은 146,000 mg/kg, Cu는 20,500 mg/kg이었고, 식물수확시기는 Zn은 영양생장기에 Cu는 생식생장기가 적합하였다. Zn, Cu처리에 따른 Mg, Mn, Fe함량은 처리농도가 증가할수록 감소하였다. 지상 ${\cdot}$ 지하부 모두 Zn처리구에서는 Cu함량은 감소하고, Cu처리구에서는 Zn함량은 증가하였다.

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후발효차의 발효기간별 영양성분 및 항산화 활성의 변화 (Changes of Nutrient Composition and Antioxidative Activities of Fermented Tea during Fermentation)

  • 이경행;김용식;이종열
    • 한국식품영양학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.398-403
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    • 2013
  • 위생적인 후발효차를 제조하기 위하여 B. subtilis, S. cerevisiae 및 L. bulgaricus를 녹차에 각각 접종하고, 발효기간별로 발효시키면서 제조한 후발효차의 영양성분 및 항산화 활성을 측정하였다. 후발효차에서 검출된 무기질로는 Ca, Fe, Zn, Mg, Mn으로 5종의 무기질이 검출되었으며, 그 중 Ca와 Mg는 비교적 다른 무기질에 비하여 많은 함량을 나타내었다. 총 아미노산 함량은 대조군은 3.57%이었으며, 발효 20일차에서는 모든 발효차에서 대조군보다는 높은 총 아미노산 함량(3.68~3.85%)을 보였다. 금속이온 제거능에서는 대조군은 55.11%였으며, 세 균주간 금속이온 제거능의 차이는 전반적으로 B. subtilis > L. bulgaricus > S. cerevisiae의 순으로 B. subtilis를 이용한 후발효차 제조시 금속이온 제거능이 가장 높게 나타났다. 환원력은 대조군의 경우 O.D.값이 2.27이었으며, 후발효차에서는 세가지 후발효차 모두 대조군보다는 낮은 환원력을 나타내었다. 후발효차의 지질과산화 억제능은 세 균주로 제조한 후발효차 모두 blank test 결과와 비교할 때 높은 지질 과산화 억제능을 나타내었다.

상온에서 토착박테리아를 이용한 방연석의 용출 특상 (Bioleaching of Galena by Indigenous Bacteria at Room Temperature)

  • 박천영;김순오;김봉주
    • 한국광물학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.331-346
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    • 2010
  • 방연석으로부터 유용금속이온을 용출시키기 위하여 토착박테리아를 실험실온도에서 최적의 pH 조건이 아닌 상태로 용출실험을 실시하였다. 이와 같은 조건에서도 $0.4{\times}0.2{\mu}m$에서 $0.5{\times}1.7{\mu}m$ 범위의 막대 모양 박테리아들이 방연석 표면에 부착하였다. 미생물 용출실험 19일 후에, Pb, Fe, Zn 이온 함량이 비교시료에서 보다 박테리아 시료에서 각각 약 347, 222, 1.7배 이상으로 높게 용출되었다. 수많은 육각형 주상의 결정들이 방연석의 표변에 형성된 것이 관찰되었으며, 이들 결정들은 토착 박테리아의 미생물학적 산화작용에 의하여 방연석으로부터 생성된 것으로 생각된다. XRD 분석에서, 황산연광에 해당되는 회절선이 방연석 시료에서 관찰되었다. 만약 박테리아가 최적으로 생존할 수 있는 pH 조건과 온도 조건을 조성해 준다면 더 많은 유용금속 이온이 방연석으로부터 용출 될 것으로 기대된다.

Flexible nanogenerators용 p-type Li:Cu2O 박막의 특성 연구

  • 조경수;김두희;정권범;나정효;김한기
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.399.1-399.1
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    • 2016
  • p-type 반도체 물질로 알려진 $Cu_2O$에 Li 이온을 doping하면 Cu 이온 자리에 Li이온이 치환되어 p-type의 특성이 더욱 강하게 나타내는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 RF magnetron sputtering방법으로 성막한 p-type형 $Li:Cu_2O$박막의 특성을 연구하고 이를 $Li:Cu_2O-ZnO$ pn 접합 유연 나노제너레이터에 적용하였다. $Li:Cu_2O$ 성막시 $O_2$ 분압을 변수로 100nm 두께의 $Li:Cu_2O$ 박막을 성막하여 전기적, 광학적, 구조적, 표면 특성을 분석하였다. Hall measurement 측정 결과 $Li:Cu_2O$ 박막은 정공을 Major Carrier로 갖는 p-type 반도체임을 확인하였고, $O_2$의 분압이 증가할수록 Mobility 및 Carrier Concentration이 증가함을 확인하였다. 최적조건에서 광학적 투과도는 약 45%를 보였으며, 투과도를 통해 계산한 band gap은 약 2.03eV로써 일반적인 산화물 반도체의 작은 밴드갭을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 Ellipsometer분석을 통해 $Ar:O_2$ 비가 $Li:Cu_2O$ 굴절률 및 흡광도에 미치는 영향을 연구하였으며, FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)을 통해 표면을 분석하였다. 또한 XRD(X-ray diffractometer), TEM(Transmission Electron Microscope) 분석을 통하여 상온에서 성막한 $Li:Cu_2O$ 박막의 미세구조를 연구하였다. UPS(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) 분석을 통해 일함수를 측정하였다. 이렇게 제작된 p 타입 $Li:Cu_2O$ 박막을 이용하여 $Li:Cu_2O-ZnO$ pn 접합을 구현하고 이를 이용해 유연 나노제너레이터를 제작하였다. 다양한 특성 분석을 통해p-type을 이용한 산화물 박막 기반 유연 나노 제너레이터 특성 향상 메커니즘을 제시하였다.

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맥반석을 이용한 중금속과 악취물질/nitrophenol의 제거 (Removal of heavy metal and Hydrogen sulfide/Nitrophenol using Mackban-stone)

  • 전철학;윤성일;김은숙;석미수;이성택
    • 유기물자원화
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    • 제9권2호
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    • pp.45-51
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    • 2001
  • 맥반석은 용액중의 철, 구리, 카드뮴과 아연 등 중금속 이온에 대해 제거효과를 나타냈으며, 그 중에서도 철과 동의 제거가 가장 뚜렷하였다. 이런 중금속의 제거는 맥반석에 포함되어 있는 칼슘 등 금속과의 이온교환에 의해 이루지는 것으로 나타났다. 맥반석은 황화수소와 암모니아 등 악취물질에 대해서도 뚜렷한 제거효과가 있으며 E. coli에 대해 항균효과가 있는 것으로 나타났다. 그리고 Nocardioides sp. PNP101를 이용한 4-nitrophenol의 분해와 Strain CJl과 Rhodococcus sp. DNP 505를 이용한 2,4-dinitrophenol의 분해를 뚜렷하게 촉진하는 것으로 나타났다.

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식물의 냉해에 대한 생체방어기구로서 항산소성 효소의 유도 : (II) $Mn^{+2}$이온에 의한 세포내 SOD의 활성화와 벼 유묘의 내냉성 향상 (Induction of antioxygenic enzymes as defense systems in plant cells against low temperature stress : (II) $Mn^{+2}-induced$ SOD activation and enhancement of cold tolerance in rice seedlings)

  • 한창균;김종평;정진
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제34권2호
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    • pp.168-173
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    • 1991
  • 벼 유묘에 의 한 $Mn^{+2}$(Mn-SOD의 cofactor)의 흡수는 유묘조직중 SOD 활성을 증가시킴과 아울러 유묘의 냉해저항성을 현저히 향상시키는 결과를 보였으며, SOD 활성 증가정도와 냉해 저 항성 향상정도간에는 정의 상관관계가 있었다. 이에 반하여, Fe-SOD와 Cu/Zn-SOD의 cofactor들인 $Fe^{+3},\;Cu^{+2},$$Zn^{+2}$의 흡수는 조직내 SOD활성이나 식물의 냉해저항성에 어떤 유의성 있는 영향도 미치지 않았다. 이러한 결과들이 시사하는 바는 아마도 superoxide에 의해 유도되고 $Mn^{+2}$의 존재에 의해 활성화된 Mn-SOD가 (최소한 벼의 경우에는) 저온 스트레스에 대항하는 생체방어 시스템의 중요한 子성분일 것이라는 점이다. 어느정도의 냉해억제효과가 있다고 인정된 Abscisic acid의 처리도 벼 유묘조직의 SOD 활성을 증가시켰다. 이 관찰결과도 식물의 냉해 유발상황 하에서 세포내 SOD가 담당하는 중요한 생체방어 역할을 부각시키는 또 하나의 정보를 제공한 것이다.

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덕음광산 광미의 산화${\cdot}$환원 조건에 따른 전이원소의 이동성 (Mobility of Transition Metals by Change of Redox Condition in Dump Tailings from the Dukum Mine, Korea)

  • 문용희;문희수;박영석;문지원;송윤구;이종천
    • 자원환경지질
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    • 제36권4호
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    • pp.285-293
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    • 2003
  • 본 연구에서는 덕음광산 광미를 대상으로 심도별로 비포화대에서 광미와 증류수(5:1)의 반응에 의한 반응수와 포화대에서 공극수를 추출하여 화학분석, 열역학적 모델링 그리고, 고상시료에 대한 광물학적 연구를 통해 pH 및 산화${\cdot}$환원 변화에 따른 원소들의 거동특성과 이에 영향을 주는 고상의 용해도 특성을 규명하고자 하였다. 반응수 및 공극수에 대한 심도별 화학분석을 실시한 결과, 비포화대에서는 황화광물의 산화작용으로 낮은 p(2.71~6.91)조건이 형성되어 $SO_4^{2-}$(561~1430mg/L)와 금속이온(Zn:0.12~158mg/L, Pb:0.06~0.83mg/L, CD:0.06~1.35mg/L)의용존이온 함량이 높았다. 그리고 열역학적 모델링과 XRD분석을 통해 자로사이트(jarosite, $KFe_3(SO_4)_2(OH)_6)$와 석고(gypsum, $CaSO_4{\cdot}2H_2O$)가 동정되었다. 포화대에서는 중성의 pH 값(7.25~8.10)으로 인해 비포화대에 비해 금속이온 함량이 줄어들었으나, 심도가 증가함에 따라 pe 값의 감소(7.40$leftrightarro}$3.40)로 산화-환원에 민감한 Fe와 Mn의 용존이온 함량이 다소 증가하였다. 열역학적 모델링과 XRD(X-ray diffraction)분석으로 정성된 능망간석(rhodochrosite, $MnCO_3$)의 존재는 Mn산화물의 환원작용을 지시해 준다. 산화-환원 변위에 비해 pH가 금속화합물의 이온화 작용에 더 많은 영향을 미치지만, 포화대에서는 pe 값의 감소로 Fe와 Mn의 용존 이온의 증가와 An 사이의 상관관계로 대변된다. 따라서, Fe와 Mn수산화물의 재용해로 인해 동시에 침전된 중금속의 기동에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.

Pulsed Laser Deposition을 이용하여 GZO/Glass 기판상에 성장시킨 염료감응형 태양전지용 $TiO_2$ Blocking Layer의 특성 연구

  • 여인형;김지홍;노지형;김재원;도강민;신주홍;조슬기;박재호;문병무
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.259-259
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    • 2011
  • 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells:DSSC)는 환경 친화적이며, 저가의 공정에 대한 가능성으로 기존의 고가의 결정질 실리콘 태양전지의 경제적인 대안으로 각광을 받고 있다. 최근 염료감응형 태양전지는 투명 전도성 산화막(Transparent Conducting Oxide : TCO)으로 사용되는 Fluorine Tin Oxide (FTO)가 증착된 유리기판 위에 주로 제작된다. FTO는 낮은 비저항과 가시광선 영역에서 높은 투과도를 가지는 우수한 전기-광학적 특성을 갖지만, 비교적 공정이 까다로운 Chemical Vapor Deposition (CVD)법으로 제조하며, 전체 공정비용의 60%를 차지하는 높은 생산단가로 인해 현재 FTO를 대체할 재료개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 ZnO (Zinc Oxide)는 우수한 전기-광학적 특성과 비교적 저렴한 가격으로 새로운 TCO로써 주목받고 있다. ZnO는 넓은 energy band gap (3.4 [eV])의 육방정계 울자이트(hexagonal wurtzite) 결정 구조를 가지는II-VI족 n형 반도체 물질이며, III족 금속원소인 Al, Ga 및 In 등의 불순물을 첨가하면 TCO로서 우수한 전기-광학적 특성과 안정성을 나타낸다. 이들 물질중 $Zn^{2+}$ (0.060 nm)의 이온반경과 유사한 $Ga^{2+}$0.062 nm) 이온이 ZnO의 격자반경을 최소화 시킬 수 있다는 장점으로 최근 주목 받고 있다. 하지만 Ga-doped ZnO (GZO)의 경우 DSC에 사용되는 루테늄 계열의 산성 염료 하에 장시간 두면 표면이 파괴되는 문제가 발생하며, $TiO_2$ paste를 Printing 후 열처리하는 과정에서도 박막의 파괴가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 $TiO_2$ Blocking Layer를 GZO 투명전극 위에 증착하였다. 또한, $TiO_2$ Blocking Layer를 적용한 GZO 박막을 전면전극으로 이용하여 DSC를 제작하여 효율을 확인하였다. 2wt%의 $Ga_2O_3$가 도핑된 ZnO 박막은 20mTorr 400$^{\circ}C$에서 Pulsed Laser Deposition (PLD)에 의해 성장되었고, $TiO_2$박막은 Ti 금속을 타겟으로 이용하여 30mTorr 400$^{\circ}C$에서 증착되었다. Scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용한 박막 분석 결과 $TiO_2$가 증착된 GZO 박막의 경우 표면 파괴가 일어나지 않았다. Solar Simulator을 이용하여 I-V특성 측정결과 상용 FTO를 사용한 DSC 수준의 효율을 나타내었다. 이에 따라 Pulsed Laser Deposition을 이용해 제작된 GZO 기판은 $TiO_2$ Blocking Layer를 이용하여 표면 파괴를 방지할 수 있었으며, 이는 향후 염료감응형 태양전지의 투명전극에 적용 가능 할 것으로 판단된다.

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고분자 금속촉매의 합성과 유기합성 반응에의 활용에 관한 연구 (Studies on the Synthesis of Polymer Metal Complex and Its Application to Organic Reactions)

  • 황규자;김영주;이용근
    • 대한화학회지
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    • 제30권5호
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    • pp.449-455
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    • 1986
  • 각종 무수금속염화물을 양이온 교환수지(PK 212)와 같이 이황화탄소 용매속에서 반응시켜 고분자 금속콤플렉스 ${\circled{P}}-AlC_3,\;{\circled{P}}>-FeCl_3,\;{\circled{P}}-SbCl_5,\;{\circled{P}}-SnCl_4,\;{\circled{P}}- ZnCl_2$들을 각각 합성하여 이들의 표면과 절단면을 scanning electron probe microanalyzer로 관찰하였다. 합성된 고분자 금속콤플렉스를 각종 이염기성산과 알코올의 에스테르화 반응에 촉매로 이용하여 고분자 금속콤플렉스의 촉매효과를 비교 검토한 결과 이염기성 카르복실산의 에스테르화 반응에 있어서 고분자 금속콤플렉스들은 유용한 촉매임을 확인하였다.

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