• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권3호
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• pp.768-778
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• 2011

Calixpyrroles and related macrocycles are non-planer synthetic anion receptors that have attracted considerable attentions in recent years. Although the synthesis of calix[4]pyrrole (known as meso-octamethylporphyrinogen) was reported more than 100 years ago, the anion binding properties were first discovered in 1996. The simple calix[4]pyrroles can be synthesized in single step in high yield by condensation of pyrrole with acetone. The compounds showed preferential binding for halide anions including fluoride, phosphate, carboxylate, and chloride in organic media. Efforts to improve the anion affinity of calix[4]pyrrole and to enhance its selectivity have led to the synthesis of a variety of new calixpyrrole derivatives. Among the various modifications, introduction of straps on one side of the calix[4]pyrroles are the most effective. Incorporation of aromatic rings other than pyrroles also exhibited interesting binding behaviour. Introduction of signalling units as part of the strapping element enable to detect the anions on chromogenic or fluorogenic fashion. Finding of the anion transport properties across the membrane and cytotoxic effects of the calix[4]pyrroles open new window for calixpyrrole-related research. The polymer-incorporated systems have also been employed as anion complexants in solvent-solvent extraction. These old, yet easy-to-make macrocycles have well advanced more recently with the discovery of the ion-pair complexation properties. In this review, the synthetic developments and anion binding properties of calixpyrroles for the last decades will be discussed and will cover the advances in calixpyrrole chemistry.

• 멤브레인
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• 제26권6호
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• pp.432-448
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• 2016

최근 이온 교환 고분자 전해질 막을 활용한 고효율 에너지 전환 및 저장 장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 고분자 전해질 연료전지, 레독스 흐름전지 및 역전기투석 등 다양한 에너지 시스템에서 에너지 효율 향상을 위해 이온교환 전해질 막의 양/음이온의 선택적 수송 거동이 중요시되고 있다. 본 총설은 각각의 고효율 전해질 전지 시스템에 따라 요구되는 다양한 이온 교환막의 선택적 양/음이온 투과 거동의 한계점을 고찰하고, 한계를 극복하기 위한 다양한 구조의 고분자 이온 교환 복합막의 장점 및 단점을 정리하였다. 고분자 가교법 및 다공성 지지체 복합막 이외에 다양한 구조의 신규다공성 무기 나노입자를 유-무기 이온교환 복합막에 도입하는 시도가 이루어지고 있는 동시에, 이온 선택도 향상을 위한 다양한 형태의 표면 개질 방법이 개발되고 있으며, 이를 통해 이온 교환 복합막의 선택적 양/음이온 거동의 한계를 극복하는 전략을 제시하고 있다.

• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.486-495
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• 2022

본 연구는 전기투석과 용매추출을 융합한 희유금속 회수 공정에서 분리막과 음이온교환막의 개질을 통해 유기상과 수상에 대한 분리막의 낮은 젖음성 및 AEM을 통한 수소이온 투과로 인한 금속이온의 회수 효율 감소를 개선하였다. 구체적으로, 분리막 표면 중 한면은 polydopamine (PDA) 통한 친수성 개질, 다른 면은 SiO₂ 또는 graphene oxide를 통한 친유성개질을 함으로써 분리막의 젖음성을 개선하였다. 또한, 음이온교환막의 표면을 polyethyleneimine, PDA, poly(vinylidene fluoride) 등을 이용, 개질해 수분 흡수(Water uptake) 감소 및 기공구조 변화를 통해 수소이온 수송을 억제해 수소이온 투과를 억제할 수 있다. 개질된 막 표면 형상과 화학적 특성 및 조성은 주사전자현미경과 푸리에변환 적외선 분광법을 통해 확인되었고, 이를 구리 이온 회수 시스템에 적용해 향상된 추출 및 탈거 효율과 수소이온 수송 억제능을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.263-263
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• 2013

This work examines the dynamic properties of ice surfaces in vacuum for the temperature range of 140~180 K, which extends over the onset temperatures for ice sublimation and the phase transition from amorphous to crystallization ice. In particular, the study focuses on the transport processes of excess protons and chloride ions in ice and their segregative behavior to the ice surface. These phenomena were studied by conducting experiments with a relatively thick (~100 BL) ice film constructed with a bottom $H_2O$ layer and an upper $D_2O$ layer, with excess hydronium and chloride ions trapped at the $H_2O$/$D_2O$ interface as they were generated by the ionization of hydrogen chloride. The migration of protons, chloride ions, and water molecules to the ice film surface and their H/D exchange reactions were measured as a function of temperature using the methods of low energy sputtering (LES) and Cs+ reactive ion scattering (RIS). Temperature programmed desorption (TPD) experiments monitored the desorption of water and hydrogen chloride from the surface. Our observations indicated that both hydronium and chloride ions migrated from the interfacial layer to segregate to the surface at high temperature. Hydrogen chloride gas desorbs via recombination reaction of hydronium and chloride ions floating on the surface. Surface segregation of these species is driven by thermodynamic potential gradient present near the ice surface, whereas in the bulk, their transport is facilitated by thermal diffusion process. The finding suggests that chlorine activation reactions of hydrogen chloride for polar stratospheric ice particles occur at the surface of ice within a depth of at most a few molecular layers, rather than in the bulk phase.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.197-210
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• 1999

The hydrogen storage performance and electrochemical properties of $Zr_{1-X}Ti_X(Mn_{0.2}V_{0.2}Ni_{0.6})_{1.8}$(X=0.0, 0.2, 0.4, 0.6) alloys are investigated. The relationship between discharge performance and alloy characteristics such as P-C-T characteristics and crystallographic parameters is also discussed. All of these alloys are found to have mainly a C14-type Laves phase structure by X-ray diffraction analysis. As the mole fraction of Ti in the alloy increases, the reversible hydrogen storage capacity decreases while the equilibrium hydrogen pressure of alloy increases. Furthermore, the discharge capacity shows a maxima behavior and the rate-capability is increased, but the cycling durability is rapidly degraded with increasing Ti content in the alloy. In order to analyze the above phenomena, the phase distribution, surface composition, and dissolution amount of alloy constituting elements are examined by S.E.M., A.E.S. and I.C.P. respectively. The decrease of secondary phase amount with increasing Ti content in the alloy explains that the micro-galvanic corrosion by multiphase formation is little related with the degradation of the alloys. The analysis of surface composition shows that the rapid degradation of Ti-substituted Zr base alloy electrode is due to the growth of oxygen penetration layer. After comparing the radii of atoms and ions in the electrolyte, it is clear that the electrode surface becomes more porous, and that is the source of growth of oxygen penetration layer while accelerating the dissolution of alloy constituting elements with increasing Ti content. Consequently, the rapid degradation (fast growth of the oxygen-penetrated layer) with increasing Ti substitution in Zr-based alloy is ascribed to the formation of porous surface oxide through which the oxygen atom and hydroxyl ion with relatively large radius can easily transport into the electrode surface.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.152-158
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• 2016

클로알칼리(CA) 멤브레인 셀은 대표적인 염수전해 시스템으로서 가성소다와 염소를 생산하는 염수전기분해 프로세스이다. CA 멤브레인 프로세스는 타 공정에 비해 낮은 에너지 소모량을 가져 CA산업에서 가장 선호되는 공정이다. CA프로세스에 사용되는 과불소계 술폰화 이오노머막은 CA프로세스의 핵심구성 요소이며, 양이온을 선택적으로 이동시키는 역할 및 배리어적인 역할을 제공한다. 하지만, CA 구동을 위해 충족되어야 하는 요소들에 대한 정보가 제한적이기 때문에 알맞은 CA분리막 적용을 위한 제품 간의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 실제 셀 구동을 바탕으로 하여 상용 고불소계 분리막의 이온전도경향 및 전기화학적 성능 등을 평가하였다.

• 멤브레인
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• 제30권6호
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• pp.433-442
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• 2020

본 연구에서는 수전해용 ionomer의 분자동역학 전산모사 모델 제작을 위하여, 과량의 물 분자가 존재하는 수전해 시스템의 특성을 반영한 ionomer 모델을 제작한 후, 기존 연료전지용 전해질막 전산모사 조건에 맞춰 제작한 ionomer 모델과 비교하였다. 최종적으로 얻어진 모델은 과불소계 ionomer의 중요 특징 중 하나인 명확한 상분리 및 수화채널이 관찰되었으며, 과량의 물 및 높은 운전 온도 조건에서도 물에 녹지 않고 안정된 구조를 나타내었다. 제조된 ionomer 모델에서는 과량의 물분자로 인한 이온 희석 효과로 이온 전달 성능 감소가 나타났으며, 반대로 수소 기체의 투과는 더 증가할 것으로 분석되었다. 따라서 이러한 수전해 시스템의 특성을 반영한 수전해용 ionomer 분자 구조 설계 전략이 필요하고, 분자동역학 전산모사 연구 시에도 이를 감안한 수전해용 ionomer 모델 제작이 필요하다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제40권3호
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• pp.236-249
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• 1993

연구배경 : 정상 폐상피세포에서는 항상 생성되고 있는 활성산소(oxygen radical)에 의한 유해작용에 노출되어 있고, 이들 유해 산소들은 폐기종과 같은 폐질환의 원인 기전으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 이 방법을 이용하여 만든 폐상피세포 단일막에서 전기생리학적인 관점에서 물질의 이동지표인 short-circuit current(Isc)와 조직저항(R)에 대한 활성산소의 하나인 $H_2O_2$(hydrogen peroxide)가 어떤 영향을 미치는지를 연구함으로서 세포생리학적 기전을 구명하고자 한다. 방법 : Tissue culture-treated polycarbonant membrane filter 에서 배양시킨 쥐 제 2 형 폐상피세포 배양 단일막에서 $H_2O_2$의 능동적 이온 이동 (Isc) 과 수동적 용질이동에 대한 조직저항(R)에 미치는 효과를 관찰하였다. 배양 제 3 일과 제 4 일째 단일막을 수정된 Ussing chamber에 설치하고 막 양측에 HEPES-buffered Ringer 용액으로 incubation 하였다. 외부에서 0~100 mM 농도의 $H_2O_2$를 apical 또는 basolateral side에 작용시켜 Isc와 R의 변화를 관찰하였다. 폐상피세포 장벽이 외부의 $H_2O_2$에 대하여 방어작용을 가지는 세포내 catalase 활성도를 측정하고, catalase 억제제인 aminotriazol(ATAZ) 20 mM의 효과도 함께 관찰하였다. 결과 : 이 단일막은 형태학적으로 보아서 in vivo 에서의 포유류 제 1 형 폐상피세포 장벽의 특성을 나타내고 세포들 사이는 tight junction을 이루며(조직저항 R: 2,000 ohm-$cm^2$ 이상) sodium ion의 능동적 이동 (Isc: 5 ${\mu}A/cm^2$)을 보였다. $H_2O_2$는 dose-dependent 양식으로 Isc와 R 모두 감소시켰다. Apical side에 작용하는 $H_2O_2$에 있어서는 60분에 50% 억제하는 농도인 $ED_{50}$는 Isc와 R은 약 4mM 이었으나 basolateral side의 경우는 약 0.04mM 로서 그 작용 강도는 apical에 비하여 약 100배 정도 더 컸다. ATAZ 존재시 apical side의 $ED_{50}$는 0.4mM로 감소하였으나 basolateral side의 경우 변화가 없었다. $H_2O_2$의 제거율은 apical 또는 basolateral side 어느 쪽에 존재하든 같았으며, 세포내 catalase 활성도는세포배양기간이 길어짐에 따라 증가함을 보였다. 결론 : 이상의 실험결과는 basolateral side에 작용하는 $H_2O_2$는 세포내 막구성성분 중 basolateral 측에 존재하는 곳에(예, $Na^+,\;K^+$-APTase) 직접 장애를 미칠 것으로 생각된다. 한편 apical side에 작용하는 $H_2O_2$는 막성분에 도달하기 전에 세포내에 존재하는 catalase에 의하여 대부분 그 작용을 잃게 된다. 결론적으로 Isc와 R로 측정된 폐상피세포 장벽의 특성은 $H_2O_2$에 의하여 손상을 받고 apical side 보다는 basolateral side 측정이 더 손상을 잘 받게 된다.