티타니아 나노튜브(Titania nanotube, TNT)는 티타늄을 $F^-$ 이온을 함유한 전해질 하에서 전기로 양극산화 시켜 제조 한 튜브형태의 박막으로 광학 활성을 가진다. 전해질은 증류수와 포름아마이드를 용매로 사용하였으며 HF, NaF, $NH_4F$ 를 $F^-$이온 성분으로 사용하였다. 전압과 양극산화 시간이 증가함에 따라 TNT의 길이와 직경도 증가하였다. 양극산화에 의해 제조된 TNT는 매우 규칙적인 튜브형태였으며, 제조 조건에 따라 길이는 최대 13.7 ${\mu}m$이었다. 생성된 티타니아는 비정질이었으며 열처리에 의해 아나타제 결정으로 바뀌었다.
Photoelectrocatalytic decolorization of methlene blue (MB) in the presence of two types of carbon nanotube/titania and yttrium-treated carbon nanotube/titania electrodes in aqueous solutions were studied under visible light. The prepared composite electrodes were characterized by X-ray diffraction, transmission and scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray analysis, and photoelectrocatalytic activity. The photoelectrocatalytic performances of the supported catalysts were evaluated for the decolorization of MB solution under visible light irradiation. The results showed that yttrium incorporation enhanced the decolorization rate of MB. It was found that the photoelectrocatalytic degradation of a MB solution could be attributed to the combined effects caused by the photo-degradation of titania, the electron assistance of carbon nanotube network, the enhancement of yttrium and a function of the applied potential. The repeatability of photocatalytic activity was also tested. The presence of yttrium enhanced the hydrophillicity of yttrium-carbon nanotubes/titania electrode because more OH groups can be adsorbed on the surface.
Kim, Byung Kun;Kim, Ji Yeon;Kim, Dong-Hwan;Choi, Han Nim;Lee, Won-Yong
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제34권4호
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pp.1065-1069
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2013
A highly sensitive electrochemical detection method for bisphenol A (BPA) has been developed by using multi-walled carbon nanotube (CNT)-doped titania-Nafion composite modified glassy carbon (GC) electrode. The CNT-titania-Nafion/GC electrode exhibited excellent electrocatalytic activity towards BPA. Therefore, the CNT-titania-Nafion/GC electrode showed improved voltammetric responses for BPA compared to that obtained with bare GC electrode. In addition, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, was added into the BPA sample solution in order to accumulate BPA through hydrophobic interaction between CTAB and BPA. The CNT-titania-Nafion/GC electrode gave a linear response ($r^2$ = 0.999) for BPA from $1.0{\times}10^{-8}$ M to $5.0{\times}10^{-6}$ M with a detection limit of $9.0{\times}10^{-10}$ M (S/N = 3). The modified electrode showed good selectivity against interfering species and also exhibited good reproducibility. The present electrochemical sensor based on the CNT-titania-Nafion/GC electrode was applied to the determination of BPA in food package samples.
아직까지 나노관련 기술이 티타늄 임플란트에 직접적으로 사용되는 부분이 상당히 미약하다. 하지만, 수직으로 정렬된 구조를 가지는 티타니아 나노튜브는 생체 내 대부분의 임플란트 재료로 사용되는 티타늄의 차세대 개발에 있어서 가장 중요한 영향을 미칠 것이다. 본문에 설명되어 있는 내용들 뿐 만이라, 티타니아 나노튜브는 파골세포의 골 흡수성 방지, 줄기세포의 특정 성체세포로의 분화, 연골세포의 재분화, 간세포를 이용한 생물 반응기(bio-reactor) 개발 등 생체재료의 여러 분야에서 많이 연구되고 있다. 특히, 줄기세포에 관한 연구는 차세대 임플란트 개발에 있어서 가장 중요한 연구 분야 중의 하나로서, 골을 형성하는 조골세포와 골을 파괴하는 피골세포 모두 줄기세포 로부터 만들어진다는 것을 유념해야 할 것이다. 만약, 티타니아 나노튜브의 독특한 나노구조를 이용하여 줄기세포의 조골세포로의 직접 분회를 제어하는 기술이 개발되어 상업화된다면, 이 기술을 기반으로 하여 현 재까지 개발된 모든 표면 증착 및 코팅 기술을 새롭게 이용하는 차세대 티타늄 임플란트의 개발을 위한 초석이 되리라고 본다.
Park, Ji-Ae;Kim, Byung-Kun;Choi, Han-Nim;Lee, Won-Yong
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제31권11호
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pp.3123-3127
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2010
A highly sensitive electrochemical detection method for dopamine (DA) has been developed by relying on a multiwalled carbon nanotube (CNT)-sol-gel titania-Nafion composite film modified glassy carbon (GC) electrode. The CNT-titania-Nafion/GC electrode exhibited excellent electrocatalytic activity towards DA. Therefore, the CNT-titania-Nafion/GC electrode showed improved voltammetric and amperometric responses for DA compared to those obtained with both titania-Nafion/GC and Nafion/GC electrodes. The CNT-titania-Nafion/GC electrode gave a linear response ($R^2$ = 0.999) for DA from $0.5\;{\mu}M$ to 0.5 mM with a detection limit (S/N = 3) of $0.1\;{\mu}M$ and a good sensitivity of 150 mA/M while other electrodes such as CNT-Nafion/GC, titania-Nafion/GC, and a bare GC gave a sensitivity of 89, 39, and 36 mA/M, respectively. Besides, the CNT-titania-Nafion/GC electrode displayed very fast response time within 2 s. The modified electrode showed good selectivity against ascorbic acid. The modified electrode showed good stability and reproducibility. The CNT-titania-Nafion/GC electrode was applied to the determination of DA in urine and serum samples.
양극산화에 의해 티타니아 나노튜브(TNT) 박막과 나노필름(TNF) 박막을 제조하여 이의 광촉매 반응특성을 연구하였다. TNT 박막이 형성된 티타늄 판에 자외선을 조사하여 용액 내 메틸렌블루의 분해율을 측정하였다. TNT의 길이가 증가할수록 광촉매(PC) 반응에 의한 메틸렌블루 분해율이 증가하였다. 광전자의 재결합을 억제하기 위해 포텐셜을 가해준 광전자촉매(PEC) 반응에서는 전반적으로 분해율이 상승하였으며, 길이에 따른 분해율 차이가 상대적으로 작았다. 튜브형태가 아닌 필름형태의 TNF는 TNT에 비해 낮은 분해율을 나타내었으며, 광촉매 반응에서 분해율의 차이가 더 크게 나타났다.
We present a simple process for the fabrication of high performance transparent conducting films that contain single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) noncovalently coated with an ultrathin titania layer. The hydrophobic interactions between nanotube surfaces and the acetylacetone (acac) ligands used to stabilize the $TiO_2$ precursor provide an interesting alternative method for noncovalently coating the SWCNTs with a titania layer. The ultrathin titania layer on SWCNTs prevented the oxidation of functionalized SWCNTs at high temperatures, and protected against water molecule absorption.
We present a simple process for the fabrication of high performance transparent conducting films that contain single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) noncovalently coated with an ultrathin titania layer. The hydrophobic interactions between nanotube surfaces and the acetylacetone (acac) ligands used to stabilize the $TiO_2$ precursor provide an interesting alternative method for noncovalently coating the SWCNTs with a titania layer. The ultrathin titania layer on SWCNTs prevented the oxidation of functionalized SWCNTs at high temperatures, and protected against water molecule absorption.
Titanium oxide nanotube arrays were fabricated by the anodization of pure titanium thin film deposited at $500^{\circ}C$ on silicon substrates. The titania nanotubes were grown by anodization in nonaqueous-base electrolytes at different potentials between 5 V and 30 V. $TiO_2$ nanotube array with a small pore diameter of 40 nm and long titanium oxide layer of $4\;{\mu}m$ was obtained. The $TiO_2$ nanotube array was used as a porous electrode for quartz crystal microbalance (QCM). Nanoporous morphology of electrode will increase the sensitivity of microbalance.
알칼리 수열합성법에 의해 높은 비표면적을 갖는 티타니아 나노튜브(TiNT)를 합성하였다. 가시광용 광촉매로서의 응용성을 조사하기 위해 CdS 나노입자와 조성(r=TiNT/(CdS+TiNT))을 바꿔가며 일련의 무기 복합필름을 제조하였다. 또한 비교를 위해 티타니아 나노튜브 대신 티타니아 나노입자와 CdS로 구성된 복합체를 역시 제조하였다. 합성된 티타니아 나노튜브는 $200^{\circ}C$ 이상의 소결온도에서 부분적으로 튜브 구조의 붕괴가 시작되었지만, CdS와의 복합체는 $450^{\circ}C$ 까지도 비교적 안정한 구조를 유지하였다. (CdS+TiNT)복합필름은 티타니아 나노입자 복합계와 비교할 때 가시광 흡수 측면에서는 유사한 정도를 나타내었지만, 수소생산 활성과 광전류 발생은 오히려 훨씬 낮은 값을 나타내었다. 결과적으로, 티타니아 나노튜브는 그의 높은 비표면적에도 불구하고 자기들끼리의 응집성이 강하여 CdS와의 전기적 상호작용이 약하며, 특히 얇은 튜브벽 두께(${\sim}3nm$)와 낮은 결정성에 기인하는 약한 광전류 특성은 이의 광촉매로서의 응용성을 상당히 제한하는 요소로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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