Fluorine-doped tin oxide (FTO) nanoparticles have been successfully synthesized using ultrasonic spray pyrolysis. The morphologies, crystal structures, chemical bonding states, and electrochemical properties of the nanoparticles are investigated. The FTO nanoparticles show uniform morphology and size distribution in the range of 6-10 nm. The FTO nanoparticles exhibit excellent electrochemical performance with high discharge specific capacity and good cycling stability (620mA h g−1 capacity retention up to 50 cycles), as well as excellent high-rate performance (250 mA h g−1 at 700mAg−1) compared to that of commercial SnO2. The improved electrochemical performance can be explained by two main effects. First, the excellent cycling stability with high discharge capacity is attributed to the nano-sized FTO particles, which are related to the increased electrochemical active area between the electrode and electrolyte. Second, the superb high-rate performance and the excellent cycling stability are ascribed to the increased electrical conductivity, which results from the introduction of fluorine doping in SnO2. This noble electrode structure can provide powerful potential anode materials for high-performance lithiumion batteries.

Octahedral Co3O4/carbon nanofiber (CNF) composites are fabricated using electrospinning and hydrothermal methods. Their morphological characteristics, chemical bonding states, and electrochemical properties are used to demonstrate the improved photovoltaic properties of the samples. Octahedral Co3O4 grown on CNFs is based on metallic Co nanoparticles acting as seeds in the CNFs, which seeds are directly related to the high performance of DSSCs. The octahedral Co3O4/CNFs composites exhibit high photocurrent density (12.73 mA/m2), superb fill factor (62.1 %), and excellent power conversion efficiency (5.61 %) compared to those characteristics of commercial Co3O4, conventional CNFs, and metallic Co-seed/CNFs. These results can be described as stemmnig from the synergistic effect of the porous and graphitized matrix formed by catalytic graphitization using the metal cobalt catalyst on CNFs, which leads to an increase in the catalytic activity for the reduction of triiodide ions. Therefore, octahedral Co3O4/CNFs composites can be used as a counter electrode for Pt-free dye-sensitized solar cells.

The purpose of this study is to improve a process of the automatic manufacturing system for producing a phosphor bronze wire developed the previous study. For this purpose, the authors have improved the manufacturing process, such as wire tension control, discoloration, winding and the control appears as a problem when the automatic manufacturing system applied to the field. Also, performance tests for the developed system such as the straightness, tensile strength, hardness, diameter deviation, discoloration have been performed. As a result, we could product the 0.35mm of phosphor bronze wire with continuous processes. The performance of the prototype system satisfies all the objects of this study.

The purpose of this study is to develop the automatic manufacturing system for producing a phosphor bronze wire. Automatic continuous manufacturing system is necessary to raise the productivity and strengthen the competitiveness in the phosphor bronze wire manufacturing. For this purpose, the authors carrying out the design and production of devices such as raw material supply, drawing, heat treatment, winding and main control system, etc. As a result, we could product the 0.35mm of phosphor bronze wire with continuous processes.

습식 동 제련공정은 황화광석을 원료로 하며, 제련 공정 중 약 2~15%의 폐황산이 발생하게 된다. 이 황산용액에는 유가금속(Cu, Zn) 및 희소금속(In, Se, Re 등)은 보통 수 ppm에서 수 % 단위로 용해되어 있으며, 첨단소재로서의 희 소금속 및 유가금속의 용도 및 수요가 다양해짐에 따라 이를 회수하여 활용하는 방향으로 연구가 진행되고 있다. 막분리를 이용하여 희소금속을 분리할 시 효율적이며 친환경적인 장점이 있다. 본 연구에서는 폴리에틸렌이민, 피페라진, 트리메조일클로라이드 용액을 사용하여 다공성 지지막 위에 폴리아미드 계면중 합을 하였으며, 제조된 분리막의 투과 특성 및 15%의 황산용액에 대하여 내산성 특성을 살펴보았다.

본 연구에서는 2차 암모늄기를 가지는 PEEK계 고분자 소재를 합성하였으며 이를 이용하여 분리막을 제조한 후 연료전지 적용을 위한 특성평가를 진행하였다. 이온교환능기의 함량에 따른 분리막의 물성변화에 대해 관찰하였으며, 기존의 폴리에테르에테르케톤 고분자에 비해서 도입된 암모늄기의 함량이 증가함에 따라 이온교환능 및 이온전도도가 향상이 되었으며, 비스페놀 에이계 단량체 도입을 통해서 용해의 용이성을 증가하여 가공성이 향상된 것을 확인 할 수 있었다. 특히 일부 샘플의 경우 장기 안정성 테스트 진행 후에도 분리막의 형상을 유지 함으로써 우수한 내 알칼리성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

분리막을 이용한 산업은 석유에너지 자원의 고갈과 동시에 친환경 에너지자원의 필요성이 대두되어 최근들어 많은 연구가 이루어지고 있다. 이온기 그룹을 포함하는 고분자 분리막의 경우 해수담수, 전지시스템 등 친환경 에너지 자원의 개발과 더불어 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이온교환 관능기를 포함하는 탄화수소계열 고분자를 합성하여 준비한 후 소수성의 고분자와 블렌 딩을 진행하였으며 이에 따른 이온교환능 및 이온전도도를 분석하여 연료전지용 고분자 전해질 막에 대한 평가가 이루어졌으며, 폴리에테르에테르케톤계 고분자의 내열성 및 우수한 물리적 강도를 가짐과 동시에 우수한 이온전도도를 나타내는 것을 확인 할 수 있었다.

폴리벤즈이미다졸(PBI)은 우수한 내열성, 내화학성으로 잘 알려진 슈퍼 엔지니어링 플라스틱이다. 이러한 최상위 급의 물성을 지녔음에도 불구하고 PBI는 가 공성이 매우 떨어지기 때문에 다양한 분야의 적용에 한계를 지닌다. 기존 압축 성형을 이용한 PBI 성형물은 무게가 가벼우면서 우수한 강도 및 내열성을 나타내어 가혹한 환경을 가지는 산업분야에서 주로 사용되어 왔으나, 기체에 의한 open, closed pore의 조절, 싱크마크, 스프링백 등과 같은 압축성형 공정 자체 의 문제점 때문에 양질의 결과물을 얻기 힘들다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 개선 된 고온 압축성형방법을 이용하여 PBI 압축성형물을 제 조하였고 고성능의 압출성형물 이상의 물성을 지니기 위하여 개질 된 카본나노 튜브와 그래핀 옥사이드를 도입하여서 기계적 강도를 높이고자 하였다. 각각의 보강제들은 초음파균질기를 통하여 고분자 용액에 골고루 분산되었고, 인장강도와 굽힘강도를 측정하기 위해 각각 ASTM규격에 맞는 압축성형 시편을 제작하였으며 UTM장비를 통해 강도 및 모듈러스를 측정하고 비교하였다.

이번 연구에서는 기존의 이온교환 수지를 대체 할 수 있는 물질에 대한 연구를 진행하였다. 이에 대한 물질로는 유화중합을 통해 Styrene monomer를 활용한 Polystyrene particle을 제조하였다. 이온기가 도입된 입자의 경우 기존의 이온교환수지보다 표면적이 훨씬 크고, 입자 크기가 작아 좁은 분포를 나타내어 더 높은 이온 교환 용량을 나타냄을 확인 하였다. 단분산된 입자에 Sulfonation 반응을 통해 -SO3 -관능기를 도입하였으며 이외에도 -COO-, -PO3 -, -C6H4O- 등의 관능기를 도입함으로써 SEBS 고분자 분리막을 음전하로 높게 하전 시킬 수 있 었다. 입자를 제조하고 이에 따른 특성평가는 SEM, FT-IR, Zeta potential, IEC value등의 전기적 특성과 TGA, DSC 등의 열적 특성을 파악하였다.

본 연구에서는 불균질 양/음이온교환막을 제조하기 위하여 Polyvinylidene Fluoride (PVDF)와 상용 양이온수지(Purolite사의 C100MR/5035) 와 음이온수지 (Purolite사의 A430MR/100) 를 사용하여 불균질 양/음 이온교환 용액을 제조하였다. 제조한 용액은 캐스팅법으로 제막하여 특성을 평가하였다. 지지체인 PVDF의 양에 대한 양/음이온교환수지의 함량을 달리하여 불균질 이온교환막을 제조하였다. 제조한 이온교환막의 특성을 알아보기 위하여 FT-IR, 이온교환용량, 함수율, 인장강도 등을 측정하였다.

본 연구에서는 역삼투(RO)와 축전식 탈염(CDI)을 이용하여 수돗물로부터 초순 수의 제조 가능성을 살펴보았다. 수돗물의 pH를 조정하여 RO 모듈에 통과시킨 후 RO 처리수를 곧바로 CDI 단위 셀에 공급하여 처리수의 비저항을 측정하였 다. 수돗물의 pH를 4.5-10.0 범위로 조절한 후 RO 모듈에 공급한 결과 pH 8.9 에서 94.6%의 염 제거율을 나타냈다. 또한 pH가 7.2, 8.5, 9.0인 유입수를 RO-MCDI 시스템에서 탈염한 결과 처리수는 각각 0.73, 3.2, 10.0 MΩ⋅cm의 비저항을 나타냈다. 도출된 운전조건을 바탕으로 RO-MCDI 시스템의 장기운전 에 따른 안정성을 검토하였다. 흡착과 탈착과정을 30회 반복하는 동안 안정적으로 10 MΩ⋅cm의 초순수를 제조할 수 있었다.

고분자 분리막을 통한 기체 분리메커니즘은 기체의 용해 및 확산으로 진행 되어진다. 따라서 기체 분리 성능은 용해도 또는 확산도에 좌우되어진다. 이에 연구자들은 산화탄소와 같은 극성 기체의 용해도를 향상시키기 위해 acylation, bromination, sulfonation과 같은 화학적 개질을 통한 연구들을 진행하였고 또한 술폰산기를 가지는 고분자에 금속이온을 치환시켜 이산화탄소 선택도를 증가시킨 연구가 진행되어 보고되었다. 본 연구에서는 biphenol기와 fluorene기를 가 지는 Sulfonated Poly(arylene ehter sulfone) (SPAES) 고분자 분리막을 제조하였 으며 술폰화 정도와 치환된 극성 그룹의 종류에 따른 기체투과특성을 알아보고자 하였다.

현재 수준의 단백질 분리는 공정비용이 많이 들고 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 이러한 단점들을 해결하기 위해서 공정이 비교적 간단하고 친환경적인 분리막을 이용한 방법들이 연구되고 있다. 먼저, 단백질 분리공정을 두 가지 정도로 나눌 수 있고, 이는 단백질 크기에 따른 분리공정과 pH에 따른 단백질 표면의 전하 차이를 이용한 분리 공정을 들 수 있다. 본 연구는 폴리술폰의 표 면전하를 개질하여서 유사한 크기의 단백질을 분리하고자 하였으며, 용매를 이 용한 고분자용액을 만들고 비용매에 침전하여 분리막을 제조하는 상변환법을 이용하여 제조하였고, 제조된 분리막 표면의 Zeta potential을 측정하여 pH에 따른 표면의 전위차를 확인하였다. 폴리술폰의 표면개질을 확인하고자 FT-IR 과 1HNMR을 이용하여 화학구조를 분석하였으며, UV Spectrometer를 이용하여 단 백질의 농도를 측정하였다.

이차전지용 분리막은 양극과 음극의 물리적 접촉을 방지하면서 전해질 내에서 리튬이온을 자유롭게 이동할 수 있게 하는 역할을 수행한다. 분리막은 절연 체이며, 이온전도도가 높은 특성을 가지고 있어야 한다. 다양한 분리막 중에서 도 일반적으로 사용되는 것은 다공성 구조의 폴리올레핀계 분리막이다. 그 중에 서도 폴리에틸렌 분리막은 가격이 저렵하고, 절연성, 화학적 안정성, 기계적 강 도 등이 우수한 특징을 가지고 있다. 본 연구에서는 컴파운드된 소재를 이용하여 3층 구조의 multi-layer 필름을 제조하였고 이축 연신기를 이용하여 속도와 연신비에 따라서 분리막을 제조하였다. 제조된 분리막 표면의 모폴로지를 확인 하기 위해서 FE-SEM을 이용하여 관찰하였고, porosity와 electrolyte up-take를 측정하였다. Porosity와 electrolyte up-take는 상용화된 제품인 celgard와 비교 한 결과 celgard 보다 우수한 성능을 가지는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 정삼투분리막 적용을 위한 중공사막을 제조하는 것으로서, 염에 대한 안정성을 갖는 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA)를 이용하여 제조하였다. 형태학적 구조를 갖기 위한 인자로는 첨가제와 공기 중의 노출시간(에어갭) 이 조절되었다. 제조된 분리막의 순수성능을 알아보기 위하여 염의 종류에 따른 정삼투(FO) 성능을 알아보았다. FO 테스트에서는 용액간 삼투압이 발생하도록 유도용액과 공급용액을 나누어 모듈로 공급하였다. 염의 종류, 용액의 농도, 용 액의 온도, 용액의 공급 방향에 따른 성능을 테스트 하였다.

Membrane application for CO2 capture is competing with other methods such as amine absorption or absorbent, by reasons of low energy and cost effect. Though membrane separation is promising technology, there exists critical challenge: ‘the upper bound.’ Most of researches have focused on improving gas transport properties of selective layer, but we recognized the importance of membrane support layer shich highly affects affinity with coating layer. Here we adjusted several fabrication conditions for highly porous PAN membrane by NIPS method; concentration, temperature, and additive. In this study, experimental results regarding porosity and pore size, are compared to theoretical dusty-gas model. Moreover, we prepared composite membrane and compared fabricated membrane with commercial one in terms of gas permeance and selectivity.

Crosslinked ion exchange resin composite membranes were prepared by casting sulfonated polystyrene(SPS) solution with suspended ion exchange resin(crosslinked SPS) and crosslinker (trimethylolpropane ethoxylate triacrylate (TMPETA)) follow by gamma-ray irradiation. The physicochemical properties of the composite membranes were evaluated by measuring gel-fraction, ion exchange capacity, water-uptake and dimensional stability. We confirmed that the introduction of ion exchange resin and radiation crosslinking in the membranes improved the water uptake, dimensional stability and permselectivity.

Crosslinked PVA membranes were fabricated by solution casting of the substituted PVA (SPVA), synthesized by the reaction of PVA with glycidyl acrylate (GMA) without catalyst in different molar ratios [-OH(PVA)/GMA], followed by electron beam irradiation. The chemical changes in the SPVA compared to PVA were confirmed from H-NMR and FT-IR analysis. Crosslinking degree and dimensional stability of the crosslinked PVA membranes also investigated by measuring gel fraction and dimensional change of the membranes under acidic and basic solution.

최근의 물 부족 문제 해결의 대안으로 양질의 처리수를 확보 할 수 있는 방류수 재이용 막여과 공정을 도입함에 있어, 처리수량의 안정성 확보(막오염 제 어)가 필수이다. 본 연구는 산화그래핀을 기존 PVDF 중공사막에 적용하여 내오 염성을 향상시키고, 상용화 수준으로 모듈화하여, 공업용수에 적합한 방류수 재이용 막여과 공정 최적화를 구현하였다.

Thin-film composite (TFC) membrane is currently the most widely used membrane structure for reverse osmosis (RO) process. Most commercial membrane for RO consisted of porous support layer and dense polyamide permselective layer, yet the polyamide layer has a very rough surface morphology and considerable thickness, and these features are intrinsic properties of current RO membrane fabrication process. In this study, we present the new membrane fabrication, named layered interfacial polymerization (LIP). LIP could control the roughness and thickness of permselective layer without complicated process or significant membrane performance loss, and the performance itself was comparable to conventional IP membrane. Moreover, the fabricated membrane has a remarkable antifouling ability possibly due to the unique smooth morphology.