Boron-doped diamond (BDD) electrode has an extremely wide potential window in aqueous and non-aqueous electrolytes, very low and stable background current and high resistance to surface fouling due to weak adsorption. These features endow the BDD electrode with potentially wide electrochemical applications, in such areas as wastewater treatment, electrosynthesis and electrochemical sensors. In this study, the characteristics of the BDD electrode were examined by scanning electron microscopy (SEM) and evaluated by accelerated life test. The effects of manufacturing conditions on the BDD electrode were determined and remedies for negative effects were noted in order to improve the electrode lifetime in wastewater treatment. The lifetime of the BDD electrode was influenced by manufacturing conditions, such as surface roughness, seeding method and rate of introduction of gases into the reaction chamber. The results of this study showed that BDD electrodes manufactured using sanding media of different sizes resulted in the most effective electrode lifetime when the particle size of alumina used was from 75~106 μm (#150). Ultrasonic treatment was found to be more effective than polishing treatment in the test of seeding processes. In addition to this, BDD electrodes manufactured by introducing gases at different rates resulted in the most effective electrode lifetime when the introduced gas had a composition of hydrogen gas 94.5 vol.% carbon source gas 1.6 vol.% and boron source gas 3.9 vol.%.

In this study, in order to increase surface ability of hardness and corrosion of magnesium alloy, anodizingand sealing with nano-diamond powder was conducted. A porous oxide layer on the magnesium alloy was successfullymade at 85℃ through anodizing. It was found to be significantly more difficult to make a porous oxide layer in themagnesium alloy compared to an aluminum alloy. The oxide layer made below 73℃ by anodizing had no porous layer.The electrolyte used in this study is DOW 17 solution. The surface morphology of the magnesium oxide layer wasinvestigated by a scanning electron microscope. The pores made by anodizing were sealed by water and aqueous nano-diamond powder respectively. The hardness and corrosion resistance of the magnesium alloy was increased by the anod-izing and sealing treatment with nano-diamond powder.

In this study, an aluminum oxide layer for sealing treatment of nano-diamond powder was synthesized byanodizing under constant current. The produced pore size and oxide thickness were investigated using scanning electronmicroscopy. The pore size increased as the treatment time increased, current density increased, sulfuric acid concentra-tion decreased, which is different from the results under constant voltage, due to a dissolution of the oxide layers. Theoxide layer thickness by the anodizing increased as temperature, time, and current density increased. The results of thisstudy can be applied to optimize the sealing treatment process of nano-diamond particles of 4-10 nm to enhance theresistances of corrosion and wear of the matrix.

In the present work, physicochemical treatments were introduced for de-aggregation and stable dispersion of detonation nanodiamonds (DND) in polar solvents. The DNDs in water exhibited a particle size of 138 nm and high dispersion stability without particular treatment. However, the DNDs in ethanol were severely aggregated to several micrometers in size and showed poor dispersion stability with time. To break down aggregates of DNDs and enhance the dispersion stability of them in ethanol, mechanical force and chemical surfactant were introduced as functions of zirconia ball size, kind of surfactant and amount of surfactant added. From the analyses of average particle size and Turbiscan results, it was suggested that the size of DNDs in ethanol can be reduced by only mechanical force; however, the DNDs were re-aggregated due to high surface activity. The long-term dispersion stability can be achieved by applying mechanical force to break down the aggregates of DNDs and by preventing re-aggregation of them using proper surfactant.

다이아몬드 증착시 기판의 표면처리를 변화시켰을 때 다이아몬드의 핵생성 밀도에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 실험장치는 열 필라멘트 CVD 장치를 사용하였고, 반응가스로 메탄과 수소가스를 사용하였다. 기판의 표면 처리는 탄소 상을 기판에 증착시키는 방법, Soot에 의한 기판 표면처리, 혹연에 의한 기판 표면처리로 크게 3가지로 행하였다. 모든 경우에 핵생성 밀도가 증가하였으나 탄소 상을 증착시킨 경우와 soot에 의한 사전처리의 경우의 핵생성 밀도의 증가가 혹연에 의한 처리보다 더 현저하였다. 또한 탄소강의 증착의 경우 표면에 굴곡이 없는 매우 평탄하고 균일한 다이아몬드 막을 얻을 수 있었다. 사전증착처리 한 기판에 탄소 층을 형성시켰을 때 탄소 층과 기판과의 접착력이 약한 것을 이용하여 다이아몬드 막을 쉽게 분리시켜 free standing 다이아몬드 박막을 얻을 수 있음을 알았다.

전자빔 조사를 조사량에 따라 단계별로 수행하면서 전자빔을 조사하는 동안 다이아몬드 내에서 일어나는 질소관련 결함의 변화와 색상의 변화를 분광학적 방법으로 측정 분석하였다. 일반적으로 질소의 양이 적을수록 공공이 쉽게 생성되며 A집합체보다 B집합체가 많은 시료에서 공공이 빠르게 생성된다는 결과를 보였다. 그 이유로 공공의 생성 정도가 전자빔에 의해 파괴될 수 있는 크기를 가진 결함의 양 즉, platelets에 비례한다는 결론을 추론할 수 있었다. 그리고 조사량이 증가할수록 옅은 녹색을 지닌 청색에서 짙은 청색으로 변화한다. 이러한 청색의 발현은 GR1센터의 점진적인 증가로 GR1센터 흡수포논에 의한 흡수띠의 영역은 더욱 확장되어 가시광선이 투과하는 최고 파장대가 530 nm에서 500 nm로 이동하면서 나타나는 현상이다.

천연, 합성, 그리고 처리된 보석용 다이아몬에 대한 NMR과 EPR 실험을 수행하였다. 동일한 실험조건에서 비교적 짧은 100 분의 실험시간 동안에 얻어진 13C NMR 스펙트럼을 통해 천연과 합성다이아몬드, 처리된 다이아몬드와 처리되지 않은 다이아몬드, 그리고 고온고압 처리된 다이아몬드와 전자빔 처리된 다이아몬드가 각각 서로 구별될 수 있는 가능성을 확인하였다. 보석용 합성 다이아몬드는 촉매제로 흔히 사용되는 전이금속의 상자기성 영향으로 13C NMR의 선폭이 1.6 ppm 이상으로 얻어졌고, 보석용 천연 다이아몬드는 처리방법에 무관하게 그 선폭이 0.5 ppm 이하로 얻어졌다. 고온고압 처리된 보석용 천연 다이아몬드의 선폭(0.5 ppm)은 전자빔 처리된 다이아몬드의 선폭(0.2 ppm) 보다 두 배 이상 넓은 것으로 나타났다. 처리된 보석용 천연 다이아몬드의 13C NMR 신호 세기는 처리되지 않은 보석용 천연 다이아몬드의 신호 세기에 비해 10배 이상 높게 얻어졌다. EPR 스펙트럼을 이용해 얻은 각 다이아몬드의 상자기성 결함(전자)의 농도와의 상관성을 검토해 본 결과, 13C NMR 신호의 상대적 세기는 각 시료들에 함유되어 있는 상자기성 전파의 농도에 비례하여 증가하지만 전자빔 처리된 다이아몬드의 경우는 예외임이 밝혀졌다. 이를 통해 전자빔 처리된 다이아몬드의 경우 NMR 신호의 세기를 정하는 인자로 상자기성 불순물 성분 이외에 격자 성분도 고려해야 됨을 알 수 있었다.

천연, 합성 그리고 전자빔 조사 처리된 다이아몬드간의 분광학적 특성을 연구하기 위해 FTIR 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 모든 다이아몬드 시료에서 다이아몬드 고유 흡수 피크와 다이아몬드 내 질소와 관련된 흡수피크가 잘 나타났다. 합성 다이아몬드는 고온고압과 관련된 1344 cm-1와 1128 cm-1 흡수피크를 보여주며 합성 다이아몬드에서만 나타나는 1050 cm-1 흡수피크를 보여 천연 다이아몬드와 잘 구분이 된다. 전자빔 조사에 의한 청색 다이아몬드와 붕소함량에 의한 청색 다이아몬드는 Type (천연 : Type IIb, 전자빔 처리 : Type Ia)으로 구별이 된다. 그러나 방사선 조사된 다이아몬드에서 일반적으로 나타나는 1450 cm-1 흡수피크가 미약한 것은 방사선의 종류, 조사량과 어넬링 과정과 관련이 있는 것으로 사료된다.