• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권9호
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• pp.2657-2662
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• 2013

Multiwalled carbon nanotube (MWCNT)-g-poly (aniline-co-2,5-diaminobenzenesulfonic acid) (DABSA) reinforced Nafion$^{(R)}$ nanocomposite membranes were prepared and characterized for direct methanol fuel cells (DMFCs). The nanocomposite membranes with approximately $90{\mu}m$ thickness were prepared by the water assisted solution casting method. To evaluate the properties of nanocomposite membranes for DMFC applications, the nanocomposite membranes were characterized by methanol and water uptake, thermal stability, and ion exchange capacity (IEC). Furthermore, oxidative stability measurements in terms of the hydrogen peroxide decomposition rate that represent the oxidative stability of the membranes were examined. The methanol uptake values of the nanocomposite membranes were dramatically decreased compared to the cast Nafion$^{(R)}$ membranes. The IEC values of the nanocomposite membranes were increased about 30% compared to the cast Nafion$^{(R)}$ membrane.

• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.373-379
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• 2021

A series of novel PBI/SrTiO₃ nanocomposite membranes composed of polybenzimidazole (PBI) and strontium titanate (SrTiO₃) with a perovskite structure were fabricated with various concentrations of SrTiO₃ through a solution casting method. Various characterization techniques such as proton nuclear magnetic resonance, thermogravimetric analysis, atomic force microscopy (AFM) and AC impedance spectroscopy were used to investigate the chemical structure, thermal, phosphate absorption and morphological properties, and proton conductivity of the fabricated nanocomposite membranes. The optimized PBI/SrTiO₃-8 polymer nanocomposite membrane containing 8wt% of SrTiO₃ showed a higher proton conductivity of 7.95 × 10^-2 S/cm at 160℃ compared to other nanocomposite membranes. The PBI/SrTiO₃-8 composite membrane also showed higher thermal stability compared to pristine PBI. In addition, the roughness change of the polymer composite membrane was also investigated by AFM. Based on these results, nanocomposite membranes based on perovskite structures are expected to be considered as potential candidates for high-temperature PEM fuel cell applications.

• 멤브레인
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• 제26권5호
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• pp.351-364
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• 2016

최근 폴리아마이드 선택층에 나노물질을 혼합하여 해수담수화 성능을 높이고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 총설은 역삼투 분리막 해수담수화 공정에서의 에너지 효율 향상을 위한 우수한 성능을 가진 폴리아마이드 기반 나노복합막을 소개하고자 한다. 그래핀 옥사이드 및 탄소나노튜브와 같은 탄소나노물질 및 제올라이트, 실리카 나노입자 등의 다양한 나노물질들이 기존 폴리아마이드의 투과분리성능을 높이기 위해 적용되고 있다. 본 총설에서는 최근 연구 중인 각 나노소재별 성능향상 특장점을 소개하고, 더 높은 성능을 갖는 나노복합막 제조를 위한 연구방향을 제시하고자 한다.

• 멤브레인
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• 제20권4호
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• pp.290-296
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• 2010

Ethylene vinyl acetate (EVA-28)/Co-Al LDH 나노복합막은 유기화된 LDH를 사용하여 용액 삽입법으로 제조하였다. LDH의 유기화는 충간에 dodecyl sulfate (DS) anion을 삽입시켜서 제조하였다. 제조된 막의 특성을 알아보기 위하여 XRD, FT-IR, SEM을 측정하였다. EVA/LDH 나노복합막의 기체투과도는 압력 3, 4, 5 bar에서 LDH 함량 1, 3, 5 wt% 변화에 따라 조사하였다. $O_2$와 $CO_2$의 투과도는 1 wt% LDH에서 최소값을 가지며 LDH 함량이 증가하면서 입자의 응집현상으로 인하여 투과도는 증가하였다. $O_2$ 대한 $CO_2$의 선택도는 LDH 함량 1 wt%에서 최대값을 나타내고 그 이상에서는 감소경향을 나타내었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제6권4호
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• pp.309-321
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• 2015

We report in this study the synthesis of mixed matrix reverse osmosis membranes by interfacial polymerization (IP) of thin film nanocomposite (TFNC) on porous polysulfone supports (PS). This paper investigates the synthesis of ZnO nanoparticles (NPs) using the sol-gel processing technique and evaluates the performance of mixed matrix membranes reached by these aerogel NPs. Aqueous m-phenyl diamine (MPD) and organic trimesoyl chloride (TMC)-NPs mixture solutions were used in the IP process. The reaction of MPD and TMC at the interface of PS substrates resulted in the formation of the thin film composite (TFC). NPs of ZnO with a size of about 25 nm were used for the fabrication of the TFNC membranes. These membranes were characterized and evaluated in comparison with neat TFC ones. Their performances were evaluated based on the water permeability and salt rejection. Experimental results indicated that the NPs improved membrane performance under optimal concentration of NPs. By changing the content of the filler, better hydrophilicity was obtained; the contact angle was decreased from $74^{\circ}$ to $32^{\circ}$. Also, the permeate water flux was increased from 26 to 49 L/m2.h when the content of NPs is 0.1 (wt.%) with the maintaining of lower salt passage of 1%.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권1호
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• pp.50-55
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• 2005

(3-Mercaptopropyl) trimethoxysilane(MPTS)의 thoil기(-SH)의 적절한 산화 및 (3-glycidoxypropyl) trimethooxysilane(GHS)와의 수화/중축합 반응을 통하여 얻어진 고분자 기질을 사용하여 새로운 고 프로톤 전도성 유기-무기 나노복합막을 성공적으로 합성하였다. 합성된 나노복합막으로부터 얻어진 프로톤 전도도는 $25^{circ}C$에서 $10^{-2} S/cm$ 이상의 높은 값을 나타내었으며, 온도와 상대습도를 $70^{circ}C$와 $100RH\%$로 증가시킴에 따라 전도도는 $3.6{\times}10^{-1}$ S/cm까지 증가하였다. 복합체의 높은 프로톤 전도도는 MPTS 말단의 thiol의 산화에 의해 얻어지는 아황산기$(-SO_{3}^{-})$가 프로톤 donor로서 작용하고, GHS로부터 유도된 'pseudo polyethylene oxide' 네트워크가 프로톤의 전도 path로 작용하고 있음을 나타낸다.

• 멤브레인
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• 제23권2호
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• pp.151-158
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• 2013

EVA의 기체 분리 성질에 미치는 LDH의 영향을 알아보았다. Mg-Al LDH/EVA 나노복합막은 유기적으로 수정된 DS-LDH를 이용하여 용액 삽입법으로 제조되었다. DS-LDH는 LDH 층간에 DS 음이온을 삽입하여 제조하였다. 나노복합막의 구조는 XRD, FT-IR, SEM으로 알아보았다. DS-LDH가 EVA 내에 무질서하게 분산되었음을 XRD로부터 확인하였다. LDH가 3 wt% 첨가된 나노복합막에서 인장강도와 파단신율 모두 최댓값을 나타내었다. 열적 안정도 역시 EVA에 LDH가 첨가되면서 향상되었다. 1, 3, 5 wt%의 LDH를 함유한 LDH/EVA 나노복합막의 기체투과도는 $O_2$와 $CO_2$에 대하여 측정하였다. 3 wt% LDH를 함유한 경우 나노복합막의 $O_2$에 대한 투과도가 EVA막에서보다 53% 감소하였다. 하지만 $CO_2$ 투과도는 나노복합막의 기체 차단 특성에도 불구하고 LDH 내의 OH기와 $CO_2$ 간의 높은 친화력으로 인하여 기체투과도는 증가하였다.

• 멤브레인
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• 제28권1호
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• pp.75-82
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• 2018

정삼투법을 이용한 해수담수화는 역삼투 공정에 비해 에너지 절감이 가능하여 해수담수화 차세대 기술로 주목받고 있다. 막을 기반으로 하는 수처리 분야에서 분리 성능을 향상시키고 새로운 기능을 부여하기 위해, 고분자 매트릭스에 필러인 나노물질을 삽입하는 박막 나노복합체 분리막(thin film nanocomposite, TFN) 개발에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 딥 코팅(dip coating) 방법을 기반으로 한 다층박막적층법(Layer-by-layer, LBL)을 이용하여 산화그래핀(graphene oxide, GO)의 나노 적층구조를 제어하여, 정삼투 공정에서의 높은 안정성 및 높은 수투과도 및 염 제거, 낮은 염 역확산을 갖는 그래핀 나노복합체 분리막을 개발하고자 하였다. 정삼투 공정의 성능 향상을 위한 산화그래핀의 환원 반응시간과 LBL 딥코팅 적층 수의 최적화를 통해, 수투과도 2.51 LMH/bar, 물분자 선택성 8.3 L/g, 염 제거율 99.5%를 갖는 나노복합체 분리막을 개발하였다. 이는 상용화된 CTA FO 분리막보다 수투과도는 10배, 물분자 선택성은 4배 높게 향상되었으며, 염 제거율은 비슷한 수준으로 나타났다.

• 멤브레인
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• 제26권3호
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• pp.173-178
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• 2016

본 총설에서는 고분자와 은염으로 구성된 고분자 전해질 분리막과 장시간 안정성을 해결하기 위한 방안들이 정리되었다. 특히 이온성 액체를 활용하여 $AgNO_3$를 새로운 운반체로 사용하기 위한 방안, 새로운 고분자 매트릭스로서 poly(ethylene phthalate) (PEP)를 활용하는 방안과 가장 최근 알루미늄 염을 활용하여 운반체의 안정성을 부여하는 연구결과들이 정리되었다. 올레핀 촉진수송을 위한 고분자 나노복합체 분리막의 경우, 운반체인 은 나노입자 표면을 극성화시킬 수 있는 전자수용체의 종류와 특징들이 소개되었으며, 최근 투과도 성능을 향상시킬 수 있는 연구결과들이 정리되었다.

• 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.