The Odor-causing compounds from grilled meat restaurants are mainly ammonia, aldehydes, and volatile organic compounds (VOCs). Acetaldehyde is known to have the greatest odor contribution. This study examines the application of silica gel for acetaldehyde in gas stream. Heat-pretreated silica gel showed relatively good adsorption performance and at 150oC, its breakthrough capacity reached up to 51 mg/g. By using Thomas' dynamic model, which well estimated the adsorption performance in this study, the effects of inlet concentration and retention time on adsorption capacity were evaluated. The adsorbent saturated with acetaldehyde was regenerated by reducing the pressure, which was controlled by the vacuum pump. The design factors were found to be 10 sec−1 of space velocity, -184 kPa·hr of desorption condition, and 10 to 1 of the ratio of cross sectional area to the height for the fixed-bed. The cyclic operation of adsorption and desorption step in the fixed bed packed with silica gel appeared to have 7.0-8.8 mg/g of acetaldehyde removal capacity and 99% of regeneration.

아연(zinc) 분말은 철의 부식을 막아주는 희생양극의 기능으로 자동차, 선박 및 철구조물의 부식을 방지하 는데 널리 사용되고 있다. 그러나 아연 분말은 높은 비중 때문에 수지나 용매 내에서 분산성이 저하되고 빠르게 침전이 일어나는 단점을 가진다. 본 연구에서는 실리카(SiOx)를 미세 아연분말의 표면에 코팅함으로써 아연분말의 물성 및 기능을 개선하고자 하였다. 아연분말의 실리카 표면코팅은 졸-겔법을 사용하였고 SEM/EDS의 표면 및 성분분석과 TEM 단면분석을 통하여 불순물이 잔존하지 않는 실리카 코팅이 성공적으로 형성됨과 그 코팅의 두께를 확인 할 수 있었다. 한편 코팅공정의 반복회수와 평균입도 변화와의 관계를 측정하여 2회까지의 반복코팅이 분산안정성을 유지하는데 효과적임을 확인하였다. 이 밖에 실리카 코팅 아연분말의 진비중(true density) 측정을 통해 코팅 공정에 의해 비중이 20% 이상 감소함을 확인하였고 제타포텐셜 측정으로 실리카 코팅에 의해 아연분말의 분산안정성이 4배까지 증가함을 확인하였다. 마지막으로 질산수용액 담지를 통해 실리카 코팅 아연분말의 내산성 향상 또한 확인하였다. 따라서 본 연구에서 제조된 실리카 코팅 아연분말은 방청 안료의 원료로 적합할 것으로 기대된다.

Cost-effective functional phosphor nanoparticles are prepared by introducing low-cost SiO2 spheres to rareearth phosphor (YVO4:Eu3+, YVO4:Er3+, and YVO4:Nd3+) shells using a sol-gel synthetic method. These functional nanoparticles are characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, transmission electron microscopy, and general photoluminescence spectra. The SiO2 sphere occupying the interior of the conventional phosphor is advantageous in significantly reducing the cost of expensive rare-earth phosphor nanoparticles. The sol-gel process facilitates the core–shell structure formation; the rare-earth shell phosphor has strong interactions with chelating agents on the surfaces of SiO2 nanoparticles and thus forms layers of several nanometers in thickness. The photoluminescence wavelength is simply tuned by replacing the active materials of Eu3+, Er3+, and Nd3+. Moreover, the photoluminescent properties of the core–shell nanoparticles can be optimized by manipulating the specific contents of active materials in the phosphors. Our simple approach substitutes low-cost SiO2 for expensive rare-earth-based phosphor materials to realize cost-effective phosphor nanoparticles for various applications.

The sol-gel method is the simplest method for synthesizing monodispersed silica particles. The purpose of this study is to synthesize uniform, monodisperse spherical silica nanoparticles using tetraethylorthosilicate (TEOS) as the silica precursor, ethanol, and deionized water in the presence of ammonia as a catalyst. The reaction time and temperature and the concentration of the reactants are controlled to investigate the effect of the reaction parameters on the size of the synthesized particles. The size and morphology of the obtained silica particles are investigated using transmission electron microscopy and particle size analysis. The results show that monodispersed silica particles over a size range of 54-504 nm are successfully synthesized by the sol-gel method without using any additional process. The nanosized silica particles can be synthesized at higher TEOS/H2O ratios, lower ammonia concentrations, and especially, higher reaction temperatures.

선행연구에서 화장품 소재로서 보습력과 방부력을 가지고 있는 1, 2-hexanediol (HD)의 transgalactosylation 반응을 통하여 galactose한 분자가 HD에 결합한 1, 2-hexanediol galactoside (HD-gal)의 합성을 확인하였다. 본 연구에서 재조합 β-galactosidase (β-gal)가 발현된 Escherichia coli (E. coli) 세포를 이용하여 약 94%의 수율로 HD-gal가 합성되는 것을 관찰하였고, HD-gal을 합 성한 후, 보다 효과적인 HD-gal의 정제 방법에 대하여서도 연구하였다. 먼저 고농도의 lactose (300 g/l) 존재 하에서 β-gal을 함유한 E. coli 세포를 이용하여, 48 시간 동안 75 mM의 HD로 부터 HD-gal이 합성되는 것을 TLC 분석으로 확인하였고, 반응액에서 E. coli β-gal의 존재를 Western blotting으로 확인할 수 있었다. HD-gal을 효과적으로 순수 정제하기 위하여, 용매를 사용하여 transgalactosylation 반응이 끝난 후 잔여 HD를 우선 제거하고, 이어서 silica gel chromatography를 수 행하는 방법을 실시하였다. 물에 녹지 않는 용매로는 methylene chloride와 ethyl acetate를 선택하여 비 교 실험하였는데, ethyl acetate를 사용하여 4회 물층을 분획하여, 잔여 HD를 효과적으로 제거할 수 있 었다. 그 후, 이어서 silica gel chromatography 수행하여, 순수한 HD-gal을 효과적으로 정제하였다. 반 응에 첨가된 75 mM의 HD를 기준으로 최종 정제된 HD-gal의 생산 수율은 mole 기준으로는 약 8.9±0.6% (n=3), weight 기준으로 약 21.1±1.4% (n=3) 정도였다. 앞으로 이러한 정제 방법을 이용하 여 얻은 HD-gal의 항균력 변화를 HD와 비교하여 평가할 예정이고, 피부세포에 대한 독성 변화를 역시 HD와 비교하여 분석할 예정이다.

PTMSP[Poly(1-trimethylsilyl-1-propyne)]에 TEOS (tetraethoxysilane), TMOS (tetramethoxysilane), MTMOS (methyltrimethoxysilane), 그리고 PTMOS (phenyltrimethoxysilane)의 함량을 0, 15, 20, 30 wt%로 달리하여 졸-겔법을 이용하 여 PTMSP-silica 복합막을 제조하였다. PTMSP-silica 복합막의 알콕시실란 함량에 따른 H2, N2의 기체투과도와 N2에 대한 H2의 이상 선택도를 조사하였다. H2와 N2의 투과도는 알콕시실란 함량이 0∼20 wt% 범위에서는 증가하다가 알콕시실란 함 량이 20∼30 wt% 범위에서는 감소하였다. N2에 대한 H2의 이상 선택도는 TEOS와 PTMOS의 함량이 0∼15 wt% 범위에서 는 감소하였으며, 15∼30 wt% 범위에서는 다시 증가하였다. Robeson upper bound와 비교할 때, PTMSP-silica 복합막은 TEOS 함량이 30 wt%, MTMOS 함량이 20 wt% 그리고 PTMOS 함량이 30 wt%에서 투과도와 이상 선택도가 동시에 향상된 것으로 나타났다.

Carbon nanotube(CNT) plays an essential role in various fields of nano based science and technology. Recently, silica coated CNT composites are interested because they are useful for the optical, magnetical, and catalytic applications. In this report, carboxyl groups were introduced on the MWCNT using nitric acid. In order to maximize the silica encapsulation efficiency, carboxyl groups of MWCNT reacted with a silane coupling agent were used to prepare silica coated MWCNT. Due to their strong interaction between modified MWCNT and TEOS. Silica layer with a controllable thickness was achieved. Silica coated MWCNT were further utilized as the template for the synthesis of hollow silica nanotubes after 800℃ calcination.

세공 크기가 2.6 μm인 SPG (Shirasu porous glass) 막이 설치된 실험실 규모의 막유화 장치를 사용하여 막유화 에멀젼-겔 공정의 변수 조절을 통해 구형상의 실리카 입자를 제조하였다. 막유화 에멀젼-겔 공정의 변수로는 분산상 압력, 연속상 내 안정제 및 유화제의 농도, H2O/TEOS 비율 및 연속상에 대한 분산상의 비율로 설정하고, 이들 변수가 제조된 실리카 입자의 크기와 분포에 미치는 영향을 검토하였다. 막유화의 공정변수들 중에서 분산상 압력과 연속상에 대한 분산상의 비가 증가할수록 실리카 입자의 크기가 증가하였다. 반면 안정제 및 유화제의 농도, H2O/TEOS 비가 증가할수록 입자의 크기가 감소하였다. 막유화 에멀젼-겔 공정변수의 조절을 통해 최종적으로 평균 입자 크기가 3 μm인 비교적 입도분포가 균일한 구형상의 실리카 입자 제조가 가능하였다.

In this study, the silica-based hybrid material with high barrier property was prepared by incorporating ethylene-vinyl alcohol (EVOH) copolymer, which has been utilized as packaging materials due to its superior gas permeation resistance, during sol-gel process. In preparation of this EVOH/SiO2 hybrid coating materials, the (3-glycidoxy-propyl)-trimethoxysilane (GPTMS) as a silane coupling agent was employed to promote interfacial adhesion between organic and inorganic phases. As confirmed from FT-IR analysis, the physical interaction between two phases was improved due to the increased hydrogen bonding, resulting in homogeneous microstructure with dispersion of nano-sized silica particles. However, depending on the range of content of added silane coupling agent (GPTMS), micro-phase separated microstructure in the hybrid could be observed due to insufficient interfacial attraction or possibility of polymerization reaction of epoxide ring in GPTMS. The oxygen barrier property of the mono-layer coated BOPP (biaxially oriented polypropylene) film was examined for the hybrids containing various GPTMS contents. Consequently, it is revealed that GPTMS should be used in an optimum level of content to produce the high barrier EVOH/SiO2 hybrid material with an improved optical transparency and homogeneous phase morphology.

2-dimensional silica-silica Continuous Fiber-reinforced Ceramic.matrix Composites (CFCCs) were fabricated by a sol-gel infilitration method that has a changing processing condition, such as the repetitions of infilitration. In order to investigate the relationship between the processing condition and the mechanical properties of composites, the mechanical properties of specimens were measured by means of a 4-point flexural strength test while the evidence of strength degradation were microstructurally characterized. There seemed to be a minimum density value that existed at which the delamination between the fabrics would not occur. In the case that the density of silica CFCCs exceeded 1.55 g/cm3, the flexural strength also exceeded approximately 18 MPa at least. By applying the Minimum Solid Area (MSA) analysis of the porous structure, the correlation between the relative density and the mechanical properties of composites will be discussed.

The ion exchangers supported on silica gel containing primary, secondary, or tertiary amine groups show a behaviour that is weakly acidic, while the quaternary salts are strongly acidic. These properties change according to the hydrophilicities of the modifier functional groups. Ammonium salt derivatives supported on silica gel were prepared from silica modified with 3-Aminopropyltriethoxysiliane and N-3-(Trimethoxysilyl)propylehtylene diamine. The preparation and the ion exchange properties of two systems were discussed. Two systems have different hydrophilicities and contain ammonium chloride derivatives of 3-amminopropyltriethoxysilane and N-3-(triehtoxysilyl)propyl ethylene diamine supported on silica gel, SA+/Cl- and SA+/Cl-, respectively. The high affinity to perchlorate ion presented by the SA+/Cl- through the equilibrium studies of ion exchange led us to its application as an ion selective electrode for the perchlorate ion. The determination of the perchlorate ion in the presence of other anions and in complexes is very difficult. Few analytical methods are available and most of them are indirect. Both materials showed potential use as an ion exchanger; they are thermically stable, achieve equilibrium rapidly in the presence of suitable exchanger ions, and are easily recovered.

Silicon carbide whiskers (SiCw) having the diameter in the range of 20-80 nm were synthesised from coconut fibres through sol-gel process. The coconut fibres were impregnated with tetraethoxysilane and methyltriethoxysilane derived sol and pyrolyzed at 1400℃ in argon. X-ray of the pyrolyzed samples showed the formation of β-SiC.

본 연구에서는 나노기술을 이용하여 에너지 감쇠 기능을 활용한 감쇠기 개발에 대한 연구를 하였다. 유체 감쇠기를 대체하는 완충역할을 하는 미로구조를 가지는 실리카 겔 입자를 사용하였으며, 입자에 관련한 작동 유체로는 물을 사용하여 그 효과를 검증하였다. 콜로이드 감쇠기를 구현하기 인해서는 형성된 실리카 겔 입자의 표면을 유기 실리콘 매질을 이용한 소수화 코팅 처리를 하였다. 정적 하중 상태에서의 가역적 콜로이드 감쇠기에 대한 실험을 수행하였다. 콜로이드 감쇠기내 다공질 입자의 나노 유로(pore)와 다공성 입자의 직경, 다공성 입자의 구조, 그리고 대기압 상태에서 유체의 출입을 통제하기 위한 코팅처리의 분자 간 길이와 같이 여러 가지 요인의 콜로이드 감쇠기 이력현상에 대한 영향을 평가하였다. 감쇠기의 소산 에너지양과 효율에 대해서도 조사하여 유압 감쇠기 보다 뛰어난 결과를 얻었으며 콜로이드 감쇠기로 사용 가능하다는 사실을 입증하였다.

본 연구에서는 나노기술을 이용하여 에너지 감쇄 기능을 활용한 내진용 감쇄기 개발에 대한 연구를 하였다. 구조물에 사용되는 기존의 유체 감쇄기를 대체하는 무기재료를 이용한 새로운 감쇄기에 대한 기초적 연구를 하였다. 완충역할을 하는 입자로는 미로구조를 가지는 실리카겔을 사용하였으며, 입자에 관련한 작동 유체로는 물을 사용하여 그 효과를 검증하였다. 콜로이드 감쇄기를 구현하기 위해서는 형성된 실리카 겔 입자의 표면을 유기 실리콘 매질을 이용한 소수화 코팅 처리를 하였다. 콜로이드 감쇄기의 이력곡선은 서로 다른 소수화 코팅 처리가 된 입자의 혼합과 소수화 처리시의 분자간 거리에 의해서 조절이 가능함을 알 수 있었다. 콜로이드 감쇄기의 에너지 소산양은 상이한 소수화 처리 정도와 서로 코팅처리량이 서로 다른 재료를 혼합함으로써 제어 할 수 있음을 확인하였다. 기존의 유압 감쇄기에서는 나타나지 않는 이러한 특징은 콜로이드 감쇄기가 충격 흡수 장치로 사용 가능하다는 사실을 입증한다.

고온에서 수소 분리 회수를 목적으로 silica/alumina 복합 막을 합성하였다. 막의 선택 투과 성능을 향상시키기 위해, sol-gel법에 의한 silica 및 alumina층을 중간층으로 도입하고, 그 위에 강제유동 CVD법에 의한 silica를 합성하였다. Sol-gel법에 의해 alpha-alumina tube에 합성한 gamma-alumina 및 silica 막은 Knudsen 확산 영역의 많은 mesopore를 포함하고 있어서 수소 선택 분리 막으로는 적합하지 못했다. 하지만, sol-gel법에 의해 합성한 silica/gamma-alumina층에 강제유동 CVD법으로 silica를 합성한 결과, 질소 투과 영역의 세공이 완전히 제거되어, 높은 수소 선택성을 가지는 복합 막이 형성되었다. 그 막은 온도에 따라 수소 투과 속도가 증가하여 450℃에서 5.57times10-8molm2sLPa1의 수소 투과 속도와, 9.52 kJ/mol의 활성화 에너지를 나타냈다. 분자체 효과에 의해 질소 투과가 완전히 배제되고, 수소만 선택적으로 투과되는 silica/alumina 복합막이 성공적으로 합성된다.

The transparent organic-inorganic hybrid films were prepared by the Sol-Gel process. PVP(polyvinylpyrrolidone) was used in organic component and TEOS(tetraethoxysilane) was used in inorganic component. HCI, CH3COOH, and NH4OH were used as the Sol-Gel catalyst. The characteristics according to not only the variation of organic and inorganic contents but also the variation of catalyst species and contents were investigated. On the whole, the compatibility was remained between organic and inorganic components, and also as the TEOS contents were increased, mostly the transparency and the mechanical, thermal properties were improved. In addition, as content of catalysts was increased, the films showed characteristics that were closer to PVP than silica. Although the transparency of films was preserved in HCI and CH3COOH, only the film containing more than 40wt% TEOS in NH4OH showed different phenomena.

Transparent films were prepared using the sol-gel process by mixing TEOS with PVA solution that was solved in EtOH and distilled water homogeneously. HCl, CH3COOH and NH4OH were used as catalysts of the sol-gel process, and for improving the flexibility of films glycerol was used as plasticizer. In case of each catalyst, transparency and tensile strength were increased, and glass transition temperature (Tg) was shifted to higher temperature with increasing TEOS ratio. Also, in case of adding the plasticizer, the flexibility of films was increased. On the contrary, transparency, thermal stability and tensile strength were decreased with increasing HCl and NH4OH ratio. Also, the range of being made of film type was expanded when CH3COOH was used than HCl and NH4OH.

비정질 실리카겔은 Si와 O로 이루어진 가장 간단한 화합물로서, 표면에 다양한 구조의 물과 수산기, 그리고 합성과정에서 형성된 유기 리간드(ligand)를 함유하고 있어, 지권, 수권, 그리고 생물권의 상호작용을 이해하는 모델 시스템으로서 의미를 갖는다. 본 연구에서는 17O NMR 분광분석을 통해 비정질 실리카겔의 Si-O-Si와 Si-OH 산소 원자환경의 차이를 규명하고자 하였다. 이를 위해 SiCl4의 수화반응을 통해 17O이 집적된 비정질 실리카겔을 합성하였다. 1H과 29Si NMR 분광분석 결과, 비정질 실리카겔 표면에는 다양한 수소결합 세기를 가진 물과 수산기 이외에, Si-O·sR 형태의 유기 리간드가 존재함을 확인하였다. 이와 같은 유기 리간드는 에탄올 또는 증류수를 이용해 비정질 실리카겔을 초음파 세척함으로써 상당부분 제거 가능하다. 17O NMR 분광분석 결과, 짧은 펄스 길이(0.175μs)를 이용한 17O NMR 스펙트럼에서 Si-O-Si와 Si-OH 산소원자 환경이 거의 구분되지 않고 나타나는 반면, 특정 실험조건(2μs 펄스길이)의 17O NMR 스펙트럼에서는 약 0 ppm에서 빠른 동역학적 특성을 가지는 Si-OH로 추정되는 피크가 관찰되었다. 이 피크는 비정질 실리카겔 표면의 유기 리간드가 제거됨에 따라 더 뚜렷하게 관찰되며, 이는 유기 리간드와 비정질 실리카의 산소원자 사이의 상호작용이 존재함을 지시한다. 이와 같은 상호작용은 비정질 실리카겔 표면의 수산기의 원자구조에 대한 정보를 제공하며, 이를 통해 규산염 지구물질의 탈수반응 기작에 대한 이해를 고양시킬 수 있다. 따라서 궁극적으로 지구물질의 탈수반응에 기인하여 일어나는 섭입대의 중간깊이(약 70~300 km)에서 일어나는 지진의 미시적인 원인에 대한 실마리를 제시할 것으로 기대된다.