Fibrous supercapacitors (FSs), owing to their high power density, good safety characteristic, and high flexibility, have recently been in the spotlight as energy storage devices for wearable electronics. However, despite these advantages, FCs face many challenges related to their active material of carbon fiber (CF). CF has low surface area and poor wettability between electrode and electrolyte, which result in low capacitance and poor long-term stability at high current densities. To overcome these limits, fibrous supercapacitors made using surface-activated CF (FS-SACF) are here suggested; these materials have improved specific surface area and better wettability, obtained by introducing porous structure and oxygen-containing functional groups on the CF surface, respectively, through surface engineering. The FS-SACF shows an improved ion diffusion coefficient and better electrochemical performance, including high specific capacity of 223.6 mF cm2 at current density of 10 μA cm2, high-rate performance of 171.2 mF cm2 at current density of 50.0 μA cm2, and remarkable, ultrafast cycling stability (96.2 % after 1,000 cycles at current density of 250.0 μA cm2). The excellent electrochemical performance is definitely due to the effects of surface functionalization on CF, leading to improved specific surface area and superior ion diffusion capability.

탄소나노튜브(CNT) 기반의 멤브레인은 높은 물 전달률과 직경에 따른 이온 배제율로 해수담수, 물질 정화 등을 위한 분리막으로써의 가능성을 보여 주었다. 이온 선택성은 CNT 기반 멤브레인의 응용 분야를 확대하기 위한 중요한 요소이며, 기능기를 이용하여 이온 선택성의 조절이 가능함이 보고되었다. 다양한 원자가/크기의 이온이 혼합될 경우, 이온-기능기간 작용력 뿐만 아니라 이온-이온간의 작용력, 이온의 크기에 의한 반발력 등이 복합적으로 작용한다. 이에 본 연구에서는 분자동역학 전산모사를 통하여, 상이한 원자가/크기를 가진 이온의 혼합이 기능화된 CNT의 이온 선택성에 미치는 영향을 연구 하였다. Potential of Mean Force 계산을 통하여 이온 투과에 대한 자유 에너지 장벽을 계산하였으며, CNT 크기 변화, 전하량 변화를 통하여 이온 선택성과 배제에 영향을 미치는 요소를 분석하였다. 본 연구는 CNT 멤브레인을 이용한 분리막 설계, 생체 이온 전달 채널 모사 등에 유용할 것으로 기대한다.

본 연구에서는 후처리 기능화를 통해 아민이 함유된 ZIF-8-A를 제조하고, 이를 이산화탄소 흡착제로 적용하였다. 첨가한 3-amino-1,2,4-triazole의 함량에 따라 15, 37, 61, 그리고 74 %의 아민기를 포함한 ZIF-8-A를 제조하였으며, 다양한 분석을 통해 이들의 물성특성을 조사하였다. 그 결과, 아민 함량에 따라 ZIF-8-A의 게이트 크기 조절되고 가스 투과도 및 선택도에 영향을 미치는 것을 확인하였다. ZIF-8-A61%는 기존 ZIF-8 대비 CO2/N2 및 CO2/CH4에 대한 선택도가 3.4 및 4.7배 증가하였으며, 이는 구조내 가스 투과를 위한 게이트 사이즈의 조절 및 아민과 이산화탄소의 상호작용에 기인한 것으로 판단하였다.

We developed a facile methodology for fabricating a free-standing mixed-matrix membrane (MMM) containing covalently incorporated vinyl-functionalized UiO-66-CH=CH2 particles up to 60 wt% by utilizing thiol-ene photopolymerization. FTIR, TGA, SEM, EDX, and XRD strongly supported the fact that the desired MMM containing well-dispersed UiO-66-CH=CH2 particles was successfully produced by C–S bond formation. The MMM was highly flexible and showed improved mechanical properties compared to the pristine polymeric membrane, indicating that the covalently immobilized UiO-66-CH=CH2 particles were homogeneously distributed in the polymer matrix. Gas permeability across the MMM was significantly enhanced compared with the pristine polymeric membrane as diffusion of the gas molecules was facilitated in the porous space of the MOF.

Membrane-based gas separations are becoming relevant. Ordered mesoporous silicas have uniform pore channels with a mesopore range. The mesopores are advantageous for rapid diffusion of target molecules, can be modified in a variety of ways, allowing for separation applications. We first describe the technologically scalable fabrication based upon mesoporous silica membranes on polymeric hollow fibers. Furthermore, we modify the mesopores using amine-containing polysilsesquioxane molecules. The resulting modified membranes exhibit promising permeability and selectivity in separation of CO2 from N2 or CH4. Also, the CO2 and N2 transport properties of aziridine-functionalized mesoporous silica membranes are investigated. The hyperbranched aminosilica membrane shows bi-functional gas transport property regarding humidity of gas streams.

본 연구에서는, 산화그래핀(GO) 및 산화철이 기능화된 산화그래핀(M-GO)을 용매인 dimethylformamide (DMF)에초음파분쇄법을 이용하여 완전히 분산시킨 후, 기질고분자인 polyacrylonitrile (PAN)에 첨가하여 전기방사함으로써, 나노섬유 형태의 복합분리막을 제조하였다. 제조된 나노섬유 분리막은 적층수를 변화시켜 기공크기를 조절하였다. Scanning Electron Microscope (SEM) 분석 결과로부터 약 500 nm 크기의 고른 직경분포를 가진 나노섬유 복합분리막이 제조되었음을 확인하였다. 또한, Raman spectroscopy 분석과 Energy Dispersive x-ray Spectroscopy (EDS) 분석 결과로부터 GO 및 M-GO가 분리막 내에 분산되어 있음을 확인하였다. 최종 나노섬유 복합분리막은 상용막(0.27 µm, 55%)과 유사한 기공특성(0.21~0.24 µm,40%)을 보여주었으며, 수투과도 측정결과 PAN 막에 비해 약 200% 향상된 성능을 보여주었다. 이러한 결과로부터, 전기방사법으로 제조된 나노섬유 복합분리막은 수처리용 분리막으로서 충분한 활용가능성이 있다고 판단된다.