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생체모방형 비대칭 나노채널을 갖는 산화알루미늄 분리막 제조 및 이온 정류 특성 KCI 등재
Fabrication and Ionic Current Rectification Characteristics of Biomimetic Aluminum Oxide Membrane
- 언어KOR
- URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/395062
본 연구에서는 생체모방형 비대칭 분리막 제조방법인 사각펄스양극산화법의 비대칭성 한계를 극복하기 위해 최근 보고된 셀렌산 전해액을 이용하고 표면개질에 따른 정류특성을 평가하였다. 분리막의 비대칭 원뿔형 채널은 최소직경이 10 nm이고 최대직경이 50 nm이며 길이가 5 μm이었다. 분리막의 정류특성은 기존 황산 전해액에서 제작된 것보다 높았으며 +1 V에서의 전류가 -1 V일 때보다 최대 2.9배를 나타내었다. 또한, 실란화 반응을 이용한 표면개질을 통해 술폰산기를 도입한 분리막은 반대로 -1 V에서의 전류가 +1 V일 때보다 전류의 최대 4.2배인 정류특성을 나타냈다. 실험에 대한 이론적 증명은 2D 모델에 수치해석 결과를 제시함으로써 뒷받침되었다. 본 연구의 결과는 서로 다른 정류방향을 갖는 두 종류의 이온 정류 분리막을 손쉽게 제작할 수 있는 방법을 제시하며 이온의 이동을 제어하기 위한 다양한 연구 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
In the present study, a biomimetic alumina membrane was fabricated by using selenic acid as an electrolyte to overcome the asymmetry limit of the square pulse anodization process. The prepared membrane has conical channels with a minimum diameter of 10 nm, a maximum diameter of 50 nm, and a length of 5 μm. The rectification property was higher than membranes fabricated by sulfuric acid. It showed 2.9 times larger current at +1 V than -1 V. Also, the membrane, which sulfonic acid group was introduced by surface modification, showed 4.2 times larger rectification property at -1 V than +1 V. Theoretical verifications were supported by the numerical analyses of 2D models. The results of the present study present a convenient method to fabricate two type membranes with different rectification properties and are expected to be used to control ion transport.
Abstract
1. 서 론
2. 실 험
2.1. 이온정류형 분리막 제작 방법
2.2. FT-IR 분석 방법
2.3. 전압-전류 측정방법
2.4. 2D 모델 수치해석 방법
3. 결과 및 고찰
3.1. 이온정류형 분리막의 비대칭 원뿔형 나노채널
3.2. 나노채널의 구조적 비대칭성에 따른 정류특성
3.3. 표면개질된 분리막의 FT-IR 분석
3.4. 표면전하에 따른 정류특성
4. 결 론
Reference
