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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이택승
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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Sol-gel 법은 온화한 조건 하에서 유기 금속 알콕사이드를 이용하여 무기 금속 산화물을 제조하는 방법이다. Tetraethyl orthosilicate (TEOS)와 같은 알콕사이드 전구체의 가수분해 및 축합반응으로 3차원 가교 물질이 형성된다. TEOS에 의해 형성된 실리카 생성물은 일반적으로 쉽게 제조가 가능하고, 열 안정성과 광 안정성이 뛰어나며 실리카의 표면 개질이 쉽다는 장점 덕분에 이러한 실리카 전구체는 나노입자, 섬유, 박막 코팅, 하이브리드 재료로 많이 이용되어왔다.
실리카는 대표적인 하이브리드 복합재료의 무기성분으로 고분자의 기계적 강도 및 열적 성질을 향상시키는데 효과적이고, 낮은 유전상수를 가지기 때문에 촉매, 전자재료 분야에서 많은 연구가 진행 되어왔다. Chapter 1에서는 PVA와 TEOS를 혼합한 유/무기 하이브리드 수화젤을 제조하여 코발트 이온을 시각적으로 감지하는 센서로 활용하였다. 수화젤을 제조할 때 TEOS를 이용함으로써 코발트 이온을 감지하는 염료의 누출을 방지하고, PVA에 염료가 감응하지 않도록 하였다. 오렌지색의 수화젤 센서는 수용액상의 코발트 이온에 의해 보라색으로 변하였으며, 색의 변화를 색 좌표 값을 이용하여 정량적으로 측정하였다. 본 연구에서, 수화젤 센서는 코발트 이온에 대한 선택성을 나타내었으며, 고체 표면에서도 코발트 이온에 대해서 감응하였기 때문에 수용액뿐만 아니라 고체 표면상의 코발트 이온을 감지하는 센서로의 활용 가능성을 확인하였다.
Chapter 2에서는 메조포러스 실리카 나노입자를 제조 후, 입자 표면에 다양한 기능기를 부여함으로써 음이온성 계면활성제인 Sodium dodecylbenznesulfonate (SDBS)를 흡착 제거하는 연구를 진행하였다. 실리카 전구체인 TEOS를 이용하여 메조포러스 실리카 나노입자를 제조하였으며, 입자 표면에 아민기 또는 페닐기를 도입하였다. 추가로 다공성 구조가 없는 실리카 나노입자에 아민기를 도입하여 각 흡착제들의 SDBS의 제거 효율을 확인하였다. 결론적으로 아민기가 도입된 메조포러스 실리카 나노입자의 SDBS 제거 효율이 가장 높았으며, 이는 실리카에 존재하는 아민기와 SDBS간의 정전기적 인력뿐만이 아니라 다공성 구조에 의해서 넓은 비표면적을 갖기 때문에 많은 양의 SDBS를 흡착 할 수 있었다.
일반적으로 나노 섬유란 1 nm부터 100 nm의 직경을 가진 섬유를 의미하지만, 최근 기술 동향에 따르면 직경이 1 nm부터 1000 nm가 되는 섬유를 포함한다. 또한 나노 섬유는 주로 전기방사를 통해 제조되고, 이러한 나노섬유는 섬유, 박막, 부직포의 형태로 얻게 된다. Chapter 3에서는 전기방사법을 통해 실리카 전구체인 TEOS로부터 메조포러스 실리카 나노섬유를 제조하였으며, TiO2 전구체를 이용하여 섬유 표면에 TiO2 나노입자를 도입하였다. TiO2가 도입된 메조포러스 실리카 나노섬유를 이용하여 메틸렌 블루 염료의 광분해 및 벤질아민의 산화커플링 반응 실험을 수행했다. 본 연구에서 제조한 TiO2가 도입된 메조포러스 실리카 나노섬유는 섬유 형태의 광촉매로, 유기물질의 흡착뿐만 아니라 광촉매로써 활용이 가능하여 수처리 분야에서의 활용가능성을 보았다.
실리카는 대표적인 하이브리드 복합재료의 무기성분으로 고분자의 기계적 강도 및 열적 성질을 향상시키는데 효과적이고, 낮은 유전상수를 가지기 때문에 촉매, 전자재료 분야에서 많은 연구가 진행 되어왔다. Chapter 1에서는 PVA와 TEOS를 혼합한 유/무기 하이브리드 수화젤을 제조하여 코발트 이온을 시각적으로 감지하는 센서로 활용하였다. 수화젤을 제조할 때 TEOS를 이용함으로써 코발트 이온을 감지하는 염료의 누출을 방지하고, PVA에 염료가 감응하지 않도록 하였다. 오렌지색의 수화젤 센서는 수용액상의 코발트 이온에 의해 보라색으로 변하였으며, 색의 변화를 색 좌표 값을 이용하여 정량적으로 측정하였다. 본 연구에서, 수화젤 센서는 코발트 이온에 대한 선택성을 나타내었으며, 고체 표면에서도 코발트 이온에 대해서 감응하였기 때문에 수용액뿐만 아니라 고체 표면상의 코발트 이온을 감지하는 센서로의 활용 가능성을 확인하였다.
Chapter 2에서는 메조포러스 실리카 나노입자를 제조 후, 입자 표면에 다양한 기능기를 부여함으로써 음이온성 계면활성제인 Sodium dodecylbenznesulfonate (SDBS)를 흡착 제거하는 연구를 진행하였다. 실리카 전구체인 TEOS를 이용하여 메조포러스 실리카 나노입자를 제조하였으며, 입자 표면에 아민기 또는 페닐기를 도입하였다. 추가로 다공성 구조가 없는 실리카 나노입자에 아민기를 도입하여 각 흡착제들의 SDBS의 제거 효율을 확인하였다. 결론적으로 아민기가 도입된 메조포러스 실리카 나노입자의 SDBS 제거 효율이 가장 높았으며, 이는 실리카에 존재하는 아민기와 SDBS간의 정전기적 인력뿐만이 아니라 다공성 구조에 의해서 넓은 비표면적을 갖기 때문에 많은 양의 SDBS를 흡착 할 수 있었다.
일반적으로 나노 섬유란 1 nm부터 100 nm의 직경을 가진 섬유를 의미하지만, 최근 기술 동향에 따르면 직경이 1 nm부터 1000 nm가 되는 섬유를 포함한다. 또한 나노 섬유는 주로 전기방사를 통해 제조되고, 이러한 나노섬유는 섬유, 박막, 부직포의 형태로 얻게 된다. Chapter 3에서는 전기방사법을 통해 실리카 전구체인 TEOS로부터 메조포러스 실리카 나노섬유를 제조하였으며, TiO2 전구체를 이용하여 섬유 표면에 TiO2 나노입자를 도입하였다. TiO2가 도입된 메조포러스 실리카 나노섬유를 이용하여 메틸렌 블루 염료의 광분해 및 벤질아민의 산화커플링 반응 실험을 수행했다. 본 연구에서 제조한 TiO2가 도입된 메조포러스 실리카 나노섬유는 섬유 형태의 광촉매로, 유기물질의 흡착뿐만 아니라 광촉매로써 활용이 가능하여 수처리 분야에서의 활용가능성을 보았다.
목차
ContentsChapter 1. Colorimetric detection of cobalt ions using PVA-based hydrogels 11. Introduction 12. Experimental 33. Results and discussion 54. Conclusions 18Chapter 2. Removal of sodium dodecylbenzenesulfonate using surface-functionalized mesoporous silica nanoparticles 191. Introduction 192. Experimental 213. Results and discussion 244. Conclusions 47Chapter 3. Electrospun mesoporous silica nanofibers decorated with titanium dioxide nanoparticles 481. Introduction 482. Experimental 503. Results and discussion 524. Conclusions 71Reference 72Abstract 83
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