Yang, Kyeong Min;Chang, Mi Jung;Nam, Kwang Hyun;Chung, Dae-won
Applied Chemistry for Engineering
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v.28
no.5
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pp.554-558
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2017
In order to achieve a hydrophobic surface of silica, we reacted silica nanoparticles with hexamethyldisilazane (HMDS) under various reaction conditions. Modification of the surface of silica with organic materials was confirmed by the thermogravity and elemental analysis. The modified silica displayed nearly the same morphology as to the pristine silica. The reaction of 20 g of HMDS with 1 g of silica in decalin at $200^{\circ}C$ for 6 hours was found to be the optimum reaction condition in terms of the dispersity in toluene and the surface roughness of composite films. Oxygen permeation studies of the composite film demonstrated that the modified silica enhanced a gas barrier performance.
Mesoporous SBA-15 was synthesized using tetraethylorthosilicate (TEOS) as the silica source and Pluronic (P123) as the structure-directing agent. The defective Si-OH groups present in SBA-15 were successively grafted with 3-chloropropyltrimethoxysilane (CPTMS) followed by tris-(2-aminoethyl) amine (TAEA) and/or tetraethylenepentamine (TEPA) for effective immobilization of silver nanoparticles. Grafting of TAEA and/or TEPA amine and immobilization of silver nanoparticles inside the channels of SBA-15 was verified by XRD, TEM, IR and BET techniques. The silver nanoparticles immobilized on TAEA and /or TEPA grafted SBA-15 was subjected for electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide ($H_2O_2$). The TEPA stabilized silver nanoparticles show higher efficiency for reduction of $H_2O_2$ than that of TAEA, due to higher number of secondary amine groups present in TEPA. The amperometric analysis indicated that both the Ag/SBA-15/TAEA and Ag/SBA-15/TEPA modified electrodes required lower over-potential and hence possess high sensitivity towards the detection of $H_2O_2$. The reduction peak currents were linearly related to hydrogen peroxide concentration in the range between $3{\times}10^{-4}\;M$ and $2.5{\times}10^{-3}\;M$ with correlation coefficient of 0.997 and detection limit was $3{\times}10^{-4}\;M$.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.4
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pp.20-25
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2020
As nanoscience and nanotechnology advance, techniques for selective pattern growth have attracted significant attention. Silica nanoparticles (NPs) are used as a promising nanomaterials for bio-labeling, bio-imaging, and bio-sensing. In this study, silica NPs were synthesized by a sol-gel process using a modified Stöber method. In addition, the selective pattern growth of silica NPs was achieved by the surface functionalization of the substrate using a micro-contact printing technique of a hydrophobic treatment. The particle size of the as-synthesized silica NPs and morphology of selective pattern growth of silica NPs were characterized by FE-SEM. The contact angle by surface functionalization of the substrate was investigated using a contact angle analyzer. As a result, silica NPs were not observed on the hydrophobic surface of the OTS solution treatment, which was coated by spin coating. In contrast, the silica NPs were well coated on the hydrophilic surface after the KOH solution treatment. FE-SEM confirmed the selective pattern growth of silica NPs on a hydrophilic surface, which was functionalized using the micro-contact printing technique. If the characteristics of the selective pattern growth of silica NPs can be applied to dye-doped silica NPs, they will find applications in the bio imaging, and bio sensing fields.
In this study, we modified silica nanoparticles with bis[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine (BTPED) silane coupling agent, which has two secondary amino groups in a molecule, to introduce amino groups on the silica surface. After modification of silica, we used acrylate group containing 3-(acryloyloxy)-2-hydroxypropyl methacrylate (AHM) to introduce polymerizable methacrylate groups by Michael addition reaction. We used Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), elemental analysis (EA) and liquid and solid state cross polarization magic angle spinning (CP/MAS) nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) to understand the reactions between N-H groups of BTPED modified silica surface and acrylate groups of AHM monomer. We confirmed Michael addition reaction between BTPED modified silica and AHM completed in 2 hr reaction time. We also found increased methacrylate group introduction with increase of mol ratio of the acrylate group of AHM to N-H group of BTPED modified silica by increase of C=O peak area of measured FTIR spectra. These results were also supported by EA and solid state $^{13}C$ and $^{29}Si$ NMR results.
In this study, polymer-fluorinated silica composite hollow fiber membranes were fabricated and applied to a membrane contactor for the recovery of methane dissolved in the anaerobic effluent. To prepare the composite membranes, porous hollow fiber substrates were fabricated with Ultem®, a commercial polyetherimide (PEI). Subsequently, fluorinated silica particles were synthesized and coated on the surface via strong covalent bonding. Due to the high porosity, our membrane showed a CH4 flux of 8.25 × 10-5 ㎤ (STP)/㎠·s at the liquid velocity of 0.03 m/s which is much higher that that of commercial polypropylene membrane designed for degassing processes. This is attributed to our membrane's high porosity as well as a superior surface hydrophobicity (120~122°) resulted from the coating with fluorinated silica nanoparticles.
New coupling agent or surface modified agent (9-decenoic acid) was used to enhance the compatibility between silica and polystyrene in silica/polystyrene hybrid nanocomposite, synthesized by in situ miniemulsion polymerization. Composites contain well dispersed nanosize silica particles. Related tests and analyses confirmed the success of synthesis. Functionalization of silica by 9-decenoic acid and silica on the polystyrene was confirmed by FTIR. TGA showed presence and amount of silica in final latex. The glass transition temperature of the hybrid nanocomposite was increased with the silica amount. SEM and TEM analysis showed the spherical morphology of PS and composite with an average diameter of 55 nm. The presence of silica within composite was confirmed by EDS attached to the existing TEM.
Ryu, Hyun Soo;Lee, Young Seok;Lee, Jong Cheol;Ha, KiRyong
Polymer(Korea)
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v.37
no.3
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pp.308-315
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2013
In this study, we performed surface modification of silica nanoparticles with bis[3-(triethoxysilylpropyl)]tetrasulfide (TESPT) silane coupling agent to study the effects of treatment temperature, treatment time, and amount of TESPT used on the silanization degree with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), elemental analysis (EA) and solid state $^{13}C$ and $^{29}Si$ cross-polarization magic angle spinning (CP/MAS) nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR). We found peak area of isolated silanol groups at $3747cm^{-1}$ decreased, but peak area of $-CH_2$ asymmetric stretching of TESPT at $2938cm^{-1}$ increased with the amount of TESPT from FTIR measurements. We also used universal testing machine (UTM) to study mechanical properties of styrene butadiene rubber (SBR) nanocomposites with 20 phr (parts per hundred of rubber) of pristine and TESPT modified silicas, respectively. The tensile strength and 100% modulus of modified silica/SBR nanocomposite were enhanced from 5.65 to 9.38MPa, from 1.62 to 2.73 MPa, respectively, compared to those of pristine silica/SBR nanocomposite.
The purpose of this study is to prepare GPTMS((3-Glycidoxypropyl) trimethoxysilane)-SiO2 nanofluid and analyze the effect of nanofluid injection on carbonate reservoirs. Structural analysis of silica nanoparticles modified by GPTMS was investigated by FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy). C-H stretching vibrations at 2,950 cm-1 indicating the silica surface modification with GPTMS were observed when the silane feed was over 0.5 mmol/g. Also, the coreflooding test by nanofluid injection on the aged limestone and dolomite plug samples was carried out with different particle concentration and flow rate. The incremental oil recovery was up to 18.9%, and contact angle and permeability of carbonate samples were changed by the effect of nanoparticle adsorption on pore which caused wettability alteration and pore size change. Therefore, the prepared nanofluid will be utilized as an injection fluid for enhancing oil recovery and modifying fluid flow properties such as change of rock wettability and permeability in carbonate reservoirs.
This article gives an overview of a recently developed channel system, frit-inlet asymmetrical flow field-flow fractionation (FI-AFlFFF), which can be applied for the separation of nanoparticles, proteins, and water soluble polymers. A conventiona l asymmetrical flow FFF channel has been modified into a frit-inlet asymmetrical type by introducing a small inlet frit near the injection point and the system operation of the FI-AFlFFF channel can be made with a great convenience. Since sample components injected into the FI-AFlFFF channel are hydrodynamically relaxed, sample injection and separation processes proceed without interruption of the migration flow. Therefore in FI-AFlFFF, there is no requirement for a valve operation to switch the direction of the migration flow that is normally achieved during the focusing/relaxation process in a conventional asymmetrical channel. In this report, principles of the hydrodynamic relaxation in FI-AFlFFF channel are described with equations to predict the retention time and to calculate the complicated flow variations in the developed channel. The retention and resolving power of FI-AFlFFF system are demonstrated with standard nanospheres and protreins. An attempt to elucidate the capability of FI-AFlFFF system for the separation and size characterization of nanoparticles is made with a fumed silica particle sample. In FI-AFlFFF, field programming can be easily applied to improve separation speed and resolution for a highly retaining component (very large MW) by using flow circulation method. Programmed FI-AFlFFF separations are demonstrated with polystyrene sulfonate standards and pululans and the dynamic separation range of molecular weight is successfully expanded.
Jea-Hun Chung;Yea-Young Lee;Quang-Hai Tran;Minjun Lee;Young-Sang Cho
Korean Chemical Engineering Research
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v.62
no.4
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pp.344-354
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2024
Silica nanoparticles were synthesized by precipitation method using a Taylor vortex reactor from sulfuric acid and water glass as precursor materials. The effects of factors controlling the average particle size of the nanopowders, such as stirring speed and concentration of water glass, were derived from the experimental data, and the differences in average particle size and standard deviation were compared with those of a conventional reactor. It was found that the Taylor vortex reactor can be used to synthesize silica powder with a relatively uniform particle size. Utilizing MTCS, a silane coupling agent, the silica particles were modified to be hydrophobic by replacing the hydroxyl groups on the silica surface with methyl groups, and the surface modification conditions affecting the amount of oil absorption per unit mass of the hydrophobic powder were derived. Particles absorbing 3.14 times more oil per gram of silica powder were prepared, and are expected to be useful in the removal of contaminants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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