• 공업화학
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• 제28권3호
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• pp.272-278
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• 2017

2차원 소재인 그래핀과 이황화몰리브덴($MoS_2$)은 슈퍼커패시터 응용을 위한 많은 관심과 무한한 가능성을 보여주었다. 2차원 소재의 슈퍼커패시터 응용성을 높이기 위해서는 2차원 소재 제조를 위한 효율적이면서 친환경적인 저비용 합성법이 개발되어야 한다. 본 논문에서 우리는 최근 개발된 슈퍼커패시터용 용액기반 2차원 소재 제조 기술을 논하고자 한다. 화학적 박리-환원, 화학적 삽입, 액상 박리 기술법들을 소개하고자 한다. 또한 그래핀과 이황화몰리브덴의 전기화학적 특성들을 정리하였다. 용액기반 공정들과 함께 개선되어야 할 나노시트들의 조성, 크기 및 두께 조절 기술개발을 다룬다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.502-507
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• 2016

이산화바나듐은 섭씨 68도에서 금속-절연체 상전이 특성을 나타내는 써모크로믹(thermochromic) 소재로서, 상전이 현상이 일어날 때 광학적, 전기적 성질이 급격히 변화하며, 이러한 상전이 현상은 가역적인 특성을 가지고 있다. 이산화바나듐의 금속-절연체 상전이 현상을 응용하기 위하여 상전이 온도를 상온 부근으로 낮추고자하는 많은 시도들이 있었으며, 직경 100 nm의 1차원 나노구조를 갖는 이산화바나듐 나노와이어의 경우 $29^{\circ}C$ 근처에서 상전이 현상이 일어남이 보고되었다. 본 연구에서는 기상 수송 방법(vapor transport method)을 사용하여 1차원 또는 2차원 나노구조를 갖는 이산화바나듐을 성장시켰다. 특히 동일한 성장 조건에서도 기판에 따라 다른 형태로 이산화바나듐이 성장하는 것을 확인하였다. 즉 Si 기판($Si{\setminus}SiO_2$(300 nm) 위에서는 1차원 나노와이어 형태의 이산화바나듐이 성장하였고, 그래핀 나노시트 위에서 합성된 이산화바나듐은 2차원 또는 3차원 나노구조를 가지고 성장하였다. 바나듐 옥사이드 나노구조체의 성장에 사용된 Si 웨이퍼 위에 박리-전사된 그래핀 나노시트 기판과 thermal CVD 시스템으로 성장된 1D 또는 2D & 3D 나노 구조를 갖는 $VO_2$의 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. Raman 분석결과 성장된 바나듐 옥사이드는 $VO_2$ 상을 갖는 것을 확인하였다.

• Advances in nano research
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• 제16권1호
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• pp.81-90
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• 2024

In the oil and gas industry, composite materials should exhibit high flexibility and strength for offshore structures. Therefore, weak points in the composites should be improved, such as brittleness, moisture penetration, and diffusion of detrimental ions into nanometric pores. This study aimed to increase the strength, flexibility, and plugging of nanopores using single-layer graphene oxide (SGO) nanosheets. Therefore, SGO is added to unsaturated polyester resin at concentrations of 0.015 and 0.15 % with Normal Methyl Pyrrolidone (NMP) as a solvent for the formation of Nanographene Oxide Reinforced Polymer (NGORP). The mechanical properties of the prepared samples were tested using tensile testing (ASTM-D 638). It has been shown that incorporating SGO, approximately 0.015%, into the base resin resulted in enhanced properties such as rupture resistance forces increased by 745.61 N, applied stress tolerances increased by 4.1 MPa, longitude increased to 1.58 mm, elongation increased by about 2.38%, and rupture energy increased by about 204.51 J. Despite the decrease in tensile force strength properties in the manufactured nanocomposite with 0.15% SGO, it has exclusive flexibility properties such as a high required energy level for rupture of 5,576 times and a formability of 40% more than the base sample. It would be best to use NGORP manufactured from 0.015% nanosheets with exclusive properties rather than base samples for constructing parts and equipment, such as rebars, composite sheets, and transmission pipes, on offshore platforms.

• 한국세라믹학회지
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• 제51권3호
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• pp.162-169
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• 2014

This paper introduces a microwave-assisted synthesis method to prepare hybrid $Bi_2Se_3-GR/TiO_2$ nanocomposites, which exhibit superior properties over single component materials. The as-prepared composites were characterized by XRD, UV-vis absorbance spectra, SEM,TEM, EDX, and BET analyses, revealing uniform covering of the graphene nanosheet with $Bi_2Se_3$ and $TiO_2$ nanocrystals. For visible light photocatalysis of Rh.B, a significant enhancement in the reaction rate was consequently observed with $Bi_2Se_3-GR/TiO_2$ composites. The degradation rate($k_{app}$) obtained for sonophotocatalysis was $6.8{\times}10^{-3}min^{-1}$, roughly 2.2 times better than that of VL photocatalysis under higher concentrations of Rh.B. The sonophotocatalysis was faster due to greater formation of reactive radicals as well as an increase of the active surface area of the $Bi_2Se_3-GR/TiO_2$ composites. The high activity is attributed to the synergetic effects of high charge mobility and red shift of the absorption edge of $Bi_2Se_3-GR/TiO_2$.

• 한국재료학회지
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• 제28권11호
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• pp.627-632
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• 2018

Two dimensional(2D) crystals, composed of a single layer or a few atomic layers extracted from layered materials are attracting researchers' interest due to promising applications in the nanoelectromechanical systems. Worldwide researchers are preparing devices with suspended 2D materials to study their physical and electrical properties. However, during the fabrication process of 2D flakes on a target substrate, contamination occurs, which makes the measurement data less reliable. We propose a dry transfer method using poly-methyl methacrylate(PMMA) for the 2D flakes to transfer onto the targeted substrate. The PMMA is then removed from the device by an N-Methyl-2-pyrrolidone solution and a critical point dryer, which makes the suspended 2D flakes residue free. Our method provides a clean, reliable and controllable way of fabricating micrometer-sized suspended 2D nanosheets.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.217-222
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• 2021

Although monolayer black phosphorus (BP) and few-layer BP nanosheets (NSs) have been extensively studied as promising alternatives to graphene, research has focused primarily on atomically thin-layered BP in an isolated form. In order to realize the practical applications of BP-related devices, a BP film based on continuous networking of few-layer BP NSs should be developed. In this study, a transparent BP film with high quality was fabricated via a vacuum filtration method. An oxygen-free water solvent was used as an exfoliation medium to avoid significant oxidation of the few-layer BP NSs in liquid-phase exfoliation. The exfoliation efficiency from bulk BP to the few-layer BP NSs was estimated at 22%, which is highly efficient for the production of continuous BP film. The characteristics of the high-quality BP film were determined as 98% transparency, minimum oxidation of 18%, structural stability, and an appropriate bandgap of about 1.8 eV as a semiconductor layer. In order to demonstrate the potential of the BP film for photocatalytic activity, we performed photoelectrochemical water oxidation of the transparent BP film. Although its performance should be improved for practical applications, the BP film could function as a photoanode, which offers a new potential semiconductor in water oxidation. We believe that if the BP film is adequately engineered with other catalysts the photocatalytic activity of the BP film will be improved.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.177-181
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• 2012

본 연구에서는 $TiO_2$ 필름에 그라핀나노시트(graphenenanosheet, GNS)의 양을 다르게 함으로써 형성한 전극을 이용하여 염료감응형 태양전지를 제작하였고 그 특성을 연구하였다. $TiO_2$-GNS 혼합물 전극은 단순한 혼합방식에 의하여 제작되었으며, N3를 염료로 사용하여 태양전지의 효율을 평가하였다. $TiO_2$-GNS 혼합물 전극을 사용한 염료감응형 태양전지의 전환효율은 GNS의 양에 의해 영향을 받았으며, $TiO_2$에 GNS를 0.01 wt% 혼합한 전극을 사용하여 제작한 염료감응형 태양전지가 가장 높은 효율인 5.73%를 나타내었다. 이는 GNS를 혼합하지 않은 전극을 사용한 태양전지보다 26% 높은 효율이었다. 이와 같은 효율 증가의 원인으로는 GNS 첨가에 의한 N3의 흡착량 증가, 전자 재결합(electron recombination)과 back transport reaction의 감소, 전자 수송의 증가로부터 기인한 것으로 생각된다. 본 연구에서 $TiO_2$(anatase)와 GNS의 존재는 Field-Emission Scanning Electron Microscopy를 통하여 확인하였으며, 흡착된 염료의 양은 자외선분광기(UV-vis Spectroscopy), 전자 재결합의 감소 및 전자 수송에 대한 분석은 전기화학적 임피던스분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy)을 이용하였다.

• Advances in nano research
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• 제10권5호
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• pp.415-422
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• 2021

Silicene, a 2D allotrope of silicon, is predicted to be a potential material for future transistor that might be compatible with present silicon fabrication technology. Similar to graphene, silicene exhibits the honeycomb lattice structure. Consequently, silicene is a semimetallic material, preventing its application as a field-effect transistor. Therefore, this work proposes the uniform doping bandgap engineering technique to obtain the n-type silicene nanosheet. By applying nearest neighbour tight-binding approach and parabolic band assumption, the analytical modelling equations for band structure, density of states, electrons and holes concentrations, intrinsic electrons velocity, and ideal ballistic current transport characteristics are computed. All simulations are done by using MATLAB. The results show that a bandgap of 0.66 eV has been induced in uniformly doped silicene with phosphorus (PSi₃NW) in the zigzag direction. Moreover, the relationships between intrinsic velocity to different temperatures and carrier concentration are further studied in this paper. The results show that the ballistic carrier velocity of PSi₃NW is independent on temperature within the degenerate regime. In addition, an ideal room temperature subthreshold swing of 60 mV/dec is extracted from ballistic current-voltage transfer characteristics. In conclusion, the PSi₃NW is a potential nanomaterial for future electronics applications, particularly in the digital switching applications.

• 멤브레인
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• 제30권1호
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• pp.38-45
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• 2020

리튬금속전지(LMB)는 매우 큰 이론 용량을 갖지만 단락(short circuit), 수명 감소 등을 야기하는 덴드라이트(dendrite)가 형성되는 큰 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane) (PDMS)에 graphene oxide (GO) nanosheet를 고르게 분산시킨 PDMS/GO 복합체를 합성하였고 이를 박막 형태로 코팅하여 덴드라이트의 형성을 물리적으로 억제할 수 있는 막의 효과를 이끌어내었다. PDMS의 경우, 그 자체로는 이온 전도체가 아니기 때문에 리튬 이온의 통로를 형성시켜 리튬 이온의 이동을 원활하게 하기 위하여 5wt% 불산(HF)으로 에칭하여 PDMS/GO 박막이 이온전도성을 가질 수 있도록 하였다. 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 통해 전면 및 단면을 관찰하여 PDMS/GO 박막의 형상을 확인하였다. 그리고 PDMS/GO 박막을 리튬금속전지에 적용하여 실시한 배터리 테스트 결과, 100번째 사이클까지 쿨롱 효율(columbic efficiency)이 평균 87.4%로 유지되었고, 박막이 코팅되지 않은 구리 전극보다 과전압이 감소되었음을 전압 구배(voltage profile)를 통해 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.458-463
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• 2019

팔라듐 (Pd)은 촉매 또는 유해 가스 감지물질로서 널리 활용되고 있다. 특히 자체 부피의 900배까지 수소를 흡착할 수 있는 특성 때문에 수소가스 센서로서의 다양한 연구가 이루어졌다. 본 연구에서는 팔라듐 옥사이드 (PdO) 나노구조물을 실리콘 기판 ($SiO_2(300nm)/Si$) 위에 열화학기상증착 장비를 이용하여 $230^{\circ}C{\sim}440^{\circ}C$ 영역에서 3시간 ~ 5시간 동안 성장시켰다. 원료물질인 Pd 파우더는 $950^{\circ}C$에서 기상화시켰고, 이송가스인 고순도 아르곤 가스를 200 sccm으로 흘려주었다. 성장된 팔라듐 옥사이드 나노구조물의 형상을 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였고, 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. 그 결과 성장된 나노구조물은 PdO 상을 가지고 있었으며, 특정한 기판 온도와 성장 시간에서 나노큐브 형태의 PdO 나노구조물이 성장되었다. 특히 5시간 동안 성장된 $370^{\circ}C$ 영역에서 균일한 형태의 나노큐브 PdO 나노구조물이 성장되었다. 이러한 PdO 나노큐브는 기상-액상-고상 공정으로 성장된 것으로 판단되며, 그래핀 위에 성장되는 PdO 나노큐브 구조는 고감도 수소가스 감지 센서로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.