• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권4호
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• pp.810-816
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• 2009

The interactions between four Keggin-type POMs (${SiW_{12}O_{40}}^{4-},\;{PW_{12}O_{40}}^{3-},\;{SiMo_{12}O_{40}}^{4-},\;and\;{PMo_{12}O_{40}}^{3-}$) and glassy carbon (GC) and highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) surfaces are investigated in a systematic way. Electrochemical results show that molibdate series POMs adsorb relatively stronger than tungstate POMs on GC and HOPG surfaces. Adsorption of POMs on HOPG electrode surfaces is relatively stronger than on GC surfaces. ${SiMo_{12}O_{40}}^{4-}$ species exhibits unique adsorption behaviors on HOPG surfaces. Surface-confined ${SiMo_{12}O_{40}}^{4-}$ species on HOPG surfaces exhibit unique adsorption behaviors and inhibit the electron transfer from the solution phase species. The catalytic activity of the surface-confined POMs for hydrogen peroxide electroreduction is also examined, where ${PW_{12}O_{40}}^{3-}$ species adsorbed on GC surfaces exhibits the highest catalytic efficiency among the investigated POM modified electrode systems.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제22권2호
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• pp.142-150
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• 2005

The natural graphite particles A and heat-treated graphite particles B at $1800\;^{\circ}C$ after pitch-coating were used as the anode base materials for lithium ion secondary battery. In order to improve the performance of anode materials, the base anode materials were treated with various acids. With the acid treatments of 62% $HNO_3$ and 95% $H_2SO_4$ aqueous solution, the specific surface area and electrical conductivity of base anode materials were increased, and the initial charge-discharge capacity and cycle performance were improved due to the elimination of structural defects.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제29권10호
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• pp.1983-1987
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• 2008

This study demonstrates the electrochemical conversion of the synthetic procedure of monolayer-protected clusters using a thin toluene layer over an edge plane pyrolytic graphite electrode. A thin toluene layer with a thickness of 0.31 mm was coated over the electrode and an immiscible liquid/liquid water/toluene interface was introduced. The transfer of the tetrachloroaurate ($AuCl_4^-$) ions into the toluene layer interposed between the aqueous solution and the electrode surface was electrochemically monitored. The $AuCl_4^-$ ions initially could not move through into the toluene layer, showing no reduction wave, but, in the presence of the phase transfer reagent, tetraoctylammonium bromide (TOABr), a cathodic wave at 0.23 V vs. Ag/AgCl was observed, indicating the reduction of the transferred $AuCl_4^-$ ions in the toluene layer. In the presence of dodecanethiol together with TOABr, a self-assembled monolayer was formed over the electro-deposited metallic gold surface. The E-SEM image of the surface indicates the formation of a highly porous metallic gold surface, rather than individual nanoparticles, over the EPG electrode.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제14권6호
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• pp.1120-1128
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• 2004

The SCBFC was composed of bilayered cathode, the outside of which was modified with $Fe^{3+}$ (graphite-Fe(III) cathode) and the inside of which was porcelain membrane, and of an anode which was modified with $Mn^{4+}$ (graphite­Mn(lV) anode). The graphite-Fe(III), graphite-Mn(IV), and porcelain membrane were designed to have micropores. The outside of the cathode was exposed to the atmosphere and the inside was contacted with porcelain membrane. In all SCBFCS the graphite-Fe(III) was used as a cathode, and graphite-Mn(IV) and normal graphite were used as anodes, for comparison of the function between normal graphite and graphite-Mn(IV) anode. The potential difference between graphite-Mn(IV) anode and graphite-Fe(III) cathode was about 0.3 volt, which is the source for the electron driving force from anode to cathode. In chemical fuel cells composed of the graphite-Mn(IV) anode and graphite-Fe(III) cathode, a current of maximal 13 mA was produced coupled to oxidation of NADH to $NAD^{+}$ the current was not produced in SCBFC with normal graphite anode. When growing and resting cells of E. coli were applied to the SCBFC with graphite-Mn(IV) anode, the electricity production and substrate consumption were 6 to 7 times higher than in the SCBFC with normal graphite anode, and when we applied anaerobic sewage sludge to SCBFC with graphite-Mn(IV) anode, the electricity production and substrate consumption were 3 to 5 times higher than in the SCBFC with normal graphite anode. These results suggest that useful electric energy might possibly be produced from SCBFC without electron mediators, electrode-active bacteria, and extra energy consumption for the aeration of catholyte, but with wastewater as a fuel.

• 대한환경공학회지
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• 제32권1호
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• pp.87-96
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• 2010

미생물 연료전지의 전극소재는 전기발생량에 영향을 미치는 중요인자이다. 본 연구에서는 탄소전극의 두께 구조가 미생물 연료전지의 전력밀도 미생물 형성 미생물 군집의 다양성에 미치는 영향에 관해 연구를 수행하였다. 산화 환원 전극조합의 능률적인 구성을 위해 다양한 형태의 탄소전극으로 이루어진 7개 실험실 규모의 반응기가 연속식 공정으로 운전되었다. 반응기의 안정화 상태에서 구멍이 있는 흑연펠트(6 mm 두께) 조합이 전기발생량 238 mV, 그리고 쿨롱효율이 37%로 가장 높은 셀 성능을 나타내었다. 산화전극 표면에 미생물의 생성을 관찰하기 위해 SEM 촬영을 실시한 결과, 니트형태의 탄소섬유와 흑연펠트의 표면에 미생물양의 생성이 증가함을 관찰할 수 있었다. 식종 슬러지와 산화전극 부착성장 미생물의 우점종 변화를 관찰하기 위해 PCR-DGGE를 통한 미생물 군집해석 결과, 식종슬러지내의 미생물 군집과 운전 후 각 전극에 우점화 된 미생물의 군집에는 차이를 보였다. 특히 흑연펠트의 탄소섬유에 전기활성 박테리아로 알려진 eobacter 종이 우점화 된 것을 확인할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제19권1호
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• pp.27-32
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• 2010

리튬이온전지의 양극 전자전도도를 향상시키기 위하여 탄소제를 첨가할 때 기존의 혼합법과는 다르게 abrasive milling에 의하여 $LiCoO_2$ 양극 활물질에 흑연을 균일하게 분산시켜서 충방전시 용량감소를 줄이고자 하였다. 밀링 조건은 300 rpm, 10min으로 하였으며, 흑연 농도는 전기 전도성 향상과 용량의 관계를 고려해 볼 때, 1 wt% 경우가 가장 우수한 전극특성을 보여주었다. Abrasion법은 기존 혼합법에 비하여 10% 이상 capacity retention의 향상을 가져올 수 있었으며, 비가역적인 용량에 있어서도 초기 방전 용량의 효율도 높아 비가역 용량이 감소되는 효과를 얻을 수 있었다. 이는 첨가한 흑연이 균일하게 혼합되고 일부는 $LiCoO_2$ 표면에 코팅되어 전자전도도를 향상시키고 산화물인 활물질의 용해를 억제하기 때문으로 생각된다.

• 전기화학회지
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• 제22권3호
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• pp.122-127
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• 2019

유기이차전지가 가지고 있는 전극 내 낮은 접합력과 높은 계면저항의 단점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 흑연 코팅 처리된 집전체를 사용하여 lithium terephthalate (LTA)전지의 전기화학적 특성 변화를 분석하였다. LTA 음극 활물질은 산의 이온 치환반응에 의하여 불순물 없이 합성되어 졌다. 막대 형태의 LTA 활물질로 제작된 전극과 흑연 코팅 처리된 집전체와의 접합특성은 SEM 단면과 EIS를 통하여 확인하였다. 흑연 코팅된 집전체를 사용한 LTA전지의 계면저항은 현저히 감소되었다. 순수한 금속 집전체 LTA 전지와 흑연 코팅 처리된 금속 기판 LTA 전지는 0.1C의 두 번째 사이클에서 107.6 mAh/g와 148.8 mAh/g의 방전 용량을 보인다. 흑연 코팅된 집전체를 사용한 LTA 전지는 순수한 LTA 전지에 비하여 우수한 수명 특성과 높은 방전 용량, 그리고 높은 고율 특성을 가진다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권6호
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• pp.588-593
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• 2023

The advantage of OTFT technology is that large-area circuits can be manufactured on flexible substrates using a low-cost solution process such as inkjet printing. Compared to silicon-based inorganic semiconductor processes, the process temperature is lower and the process time is shorter, so it can be widely applied to fields that do not require high electron mobility. Materials that have utility as electrode materials include carbon that can be solution-processed, transparent carbon thin films, and metallic nanoparticles, etc. are being studied. Recently, a technology has been developed to facilitate charge injection by coating the surface of the Al electrode with solution-processable titanium oxide (TiOx), which can greatly improve the performance of OTFT. In order to commercialize OTFT technology, an appropriate method is to use a complementary circuit with excellent reliability and stability. For this, insulators and channel semiconductors using organic materials must have stability in the air. In this study, carbon-doped Mo (MoC) thin films were fabricated with different graphite target power densities via unbalanced magnetron sputtering (UBM). The influence of graphite target power density on the structural, surface area, physical, and electrical properties of MoC films was investigated. MoC thin films deposited by the unbalanced magnetron sputtering method exhibited a smooth and uniform surface. However, as the graphite target power density increased, the rms surface roughness of the MoC film increased, and the hardness and elastic modulus of the MoC thin film increased. Additionally, as the graphite target power density increased, the resistivity value of the MoC film increased. In the performance of an organic thin film transistor using a MoC gate electrode, the carrier mobility, threshold voltage, and drain current on/off ratio (I_on/I_off) showed 0.15 cm²/V·s, -5.6 V, and 7.5×10⁴, respectively.

• 대한환경공학회지
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• 제36권11호
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• pp.753-757
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• 2014

산화전극부 전극은 단순히 전자를 받아 전달할 수 있는 역할 뿐만 아니라 공극이 많아 표면적이 큰 구조로 미생물을 고정화할 수 있는 표면적을 제공할 수 있어야 한다. 미생물의 수가 많을수록 폐수처리 효율과 전류발생을 높일 수 있기 때문이다. 따라서 전극은 미생물연료전지의 효율을 높일 수 있는 중요한 역할을 하는 인자 중의 하나이다. 본 연구는 미생물연료전지에 사용하는 고가의 흑연펠트를 스텐철사 타래(철 수세미)로 대체할 수 있는지 알아보기 위한 것이다. 이 연구에 사용된 가축분뇨는 전처리를 거친 후 유기오염물질(COD)로 500 mg/L로 희석한 것을 이용하였고, 이때 전류 발생은 스텐철사 타래를 적용하였을 때 약 5% 정도 낮았지만 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 유기오염물질(COD)의 감소는 스텐철사 타래를 이용하였을 때 88.3%이었으며, 흑연펠트를 사용하였을 때 82.4%로 스텐철사 타래의 제거율이 더 높게 나타났다. 암모니아성 질소 이온의 경우는 두 경우 모두 반응시간에 따라 농도 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 이 결과 스텐철사 타래를 적용하였을 때 전류발생이나 수처리 측면 모두 효과가 유사하거나 더 좋은 결과를 보였으며, 초기 시스템을 구축하는 비용을 약 1/50 정도로 줄일 수 있는 것으로 예상되어. 흑연펠트 대체제로 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권2호
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• pp.147-152
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• 2024

의료용 센서들은 대부분 일회용 제품으로, 검사·진단 비용을 줄이기 위해서는 저가의 전극 소재 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 일회용 전기화학센서의 전극 소재로 pencil graphite를 도입하여 전처리 효과와 전도성 고분자 폴리아닐린(polyaniline; PANI) 및 금속 산화물 CuO NPs를 이용한 표면 개질(modification)을 통한 전기화학적 특성을 조사하고, 이를 글루코스 검출용 비효소 전기화학센서에 적용하였다. Pencil graphite electrode (PGE)의 표면 활성화를 위한 전처리는 화학적과 전기화학적으로 각각 진행되었으며, 전처리된 샘플들은 시간대전류법(CA)과 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스(EIS) 분석법을 이용한 전기화학적 특성 조사를 통해 최종적으로 전기화학적 전처리 방법을 채택하여 CuO NPs/PANI/E-PGE를 제작하였다. 이를 적용한 비효소적 글루코스 검출용 전기화학 센서는 0.282 ~2.112 mM과 3.75423~50 mM의 선형 구간에서 각각 239.18 mA/mM×cm²과 36.99 mA/mM×cm² 정도의 감도(sensitivity)와 17.6 μM의 검출 한계(detection limit), 글루코스에 대한 좋은 선택도(selectivity)를 보였다. 본 연구의 결과를 토대로 PGEs를 활용한 다양한 일회용 센서 응용과 저가의 고성능 전극 소재 개발 가능성을 확인하고, 더 많은 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.