목적 : 본 연구는 세륨(IV)-지르코늄(IV) 산화물 나노입자를 사용하여 콘택트렌즈를 제조한 후, 안의료용 기능성 렌즈로의 사용 가능을 확인 위해 제조된 렌즈의 물성을 비교 분석하였다. 방법 : 2-Hydroxyethyl methacrylate에 나노 세륨-지르코늄 산화물(cerium(IV)-zirconium(IV) oxide)을 첨가하여 공중합 한 후 물성을 측정하고, 친수성 단량체인 methacrylic acid(MA)를 추가로 첨가하여 물성을 측정, 비교하였다. 결과 : 다양한 비율의 세륨(IV)-지르코늄(IV) 산화물 나노입자와 MA를 첨가한 렌즈의 물성을 평가한 결과, UV-B 투과율은 40.95~66.26%, 굴절률 1.4163~1.4357, 함수율 37.44~47.18%, 접촉각 36.87~56.36°, 인장 강도 0.0612~0.561 kgf/mm², 표면거칠기 7.70~8.72 nm로 각각 측정되었다. 나노입자 및 MA 첨가는 습윤성, 인장강도 및 중합안정성을 향상시키고, UV-B 투과율과 표면거칠기를 감소시켰으며, 황색포도상구균에 대한 항균 성이 확인되었다. 결론 : 세륨(IV)-지르코늄(IV) 산화물 나노입자에 MA를 첨가하여 제조한 렌즈가 중합 안정성, 내구성, 습윤성 을 향상시키는 것을 확인하였으며, 따라서 안의료용 기능성 콘택트렌즈 소재로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

연료전지 핵심 소재인 고분자 전해질막은 높은 내화학성과 수소이온전도성을 갖는 과불소계 술폰산 이오노머가 주로 사용된다. 하지만 이러한 이오노머조차도 연료전지 구동 중 발생하는 라디칼 공격으로 인해 화학적 분해가 발생하여 장 기 내구성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이를 완화하기 위해 라디칼 스캐빈저로 도입이 간편한 이온형 산화방지제를 적용하고 있으나, 연료전지 구동 중 전극 간 전위차에 의해 세륨 이온이 이동(cerium ion migration)하는 현상으로 스캐빈저 효과가 감 소하는 문제가 있다. 본 연구에서는 강화막 내에서 세륨 이온의 이동성을 조절하기 위한 방안으로 폴리에틸렌글리콜(PEG) 도입을 제시하였으며, 이를 통해 PEG 도입이 강화막의 내구성에 미치는 영향을 조사하였다.

We use vdW-corrected density functional theory (DFT) calculations with additional electron distribution correction to study the water binding chemistry of an Au nanoparticle supported on CeO2(111) with a linear step-edge. The initial structural model of Au/CeO2 used for DFT calculations is constructed by stabilizing a Au9 nanoparticle at the linear step-edge on a CeO2(111) slab. The calculated binding energy of a water molecule clearly shows that the interfacial site between Au and CeO2 binds water more strongly than the binding sites at the surface of Au nanoparticle. Subsequent water dissociation calculation result shows that the interface-bound water can be relatively easily dissociated into–OH and –H, providing a hydroxyl group that can be utilized as an oxygen source for CO oxidation. Based on the low dissociation energy of the interface bound water molecule, we suggest that the water at the Au-CeO2 interface can facilitate further oxidation of Au-bound CO. Our results point out that Au-CeO2 interface-bound water is beneficial for low-temperature oxidation reactions such as the water-gas shift reaction or preferential CO oxidation reaction.

Cerium oxide (ceria, CeO2) is one of the most wide-spread oxide supporting materials for the precious metal nanoparticle class of heterogeneous catalysts. Because ceria can store and release oxygen ions, it is an essential catalytic component for various oxidation reactions such as CO oxidation (2CO + O2 2CO2). Moreover, reduced ceria is known to be reactive for water activation, which is a critical step for activation of water-gas shift reaction (CO + H2O → H2 + CO2). Here, we apply van der Waals-corrected density functional theory (DFT) calculations combined with U correction to study the mechanism of water chemisorption on CeO2(111) surfaces. A stoichiometric CeO2(111) and a defected CeO2(111) surface showed different water adsorption chemistry, suggesting that defected CeO2 surfaces with oxygen vacancies are responsible for water binding and activation. An appropriate level of water-ceria chemisorption energy is deduced by vdW-corrected non-local correlation coupled with the optB86b exchange functional, whereas the conventional PBE functional describes weaker water-ceria interactions, which are insufficient to stabilize (chemisorb) water on the ceria surfaces.