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멘토스-콜라 작용에서 표면구조가 주요 원인임을 보이고 다양한 고체들과 콜라와의 작용에서 표면 구조가 영향을 미치는 것을 확인하고자 연구를 진행하였다. 첫 번째 실험은 닫힌계에서 콜라에 일반 멘 토스와 으깬 멘토스, 아라비아고무를 추가한 멘토스를 투입한 후 시간에 따른 이산화탄소 농도를 측정 하여 멘토스 표면 구조의 촉매 효과를 보였다. 그 결과 멘토스-콜라 작용의 주요 원인이 멘토스의 표면 구조라는 점과 아라비아고무의 영향은 거의 없다는 점을 밝혔다. 두 번째 실험은 콜라에 멘토스 이외 고체들을 대상으로 유사한 실험을 진행하였고, 고체 표면을 SEM을 활용하여 분석하였다. 그 결과 표면 구조가 복잡할수록 이산화탄소의 농도가 높게 측정되었고, nucleation site가 늘어 효과적인 표면촉매 역할을 함을 밝혔다. ▪ 주제어: 고체 표면, 반응속도, 촉매작용, 기체와 고체 표면 사이 반응
이 연구에서는 염료 감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell)의 염료를 혼합시켜 태양전지의 효율 비교를 집중적으로 하였다. 평소 환경에 관해 관심을 가져 태양전지의 효율을 높이는 염료부문에서 여러 파장대의 염료를 섞어서 도포한다면 태양전지의 광 흡수량이 늘어서 성능이 좋아질 것이라는 생각을 하여 이 실험을 하게 되었다. 실험과정에서 각각 다른 파장대를 잘 흡수하는 염료들을 준비하여 0.1M 용액을 만든 뒤 혼합하여 각각 흡광도를 재보았다. 그리고 직접 염료를 도포한 태양전지를 제작하고 생산되는 전압과 전류의 양을 측정하여 수치화하였다. 결론적으로 우리의 실험은 흡수하는 파장대가 넓어질수록 태양전지의 성능도 좋아질 것이라고 예상하였지만 결과는 오히려 성능이 떨어지는 사실을 알게 되었다. 이에 관한 우리의 결론은 염료들이 도포될 때 혼합된 염료는 서로의 도포를 오히려 방해하는 효과가 생겨서 오히려 광 흡수량이 떨어지는 결과가 나왔다고 예상한다. ▪ 주제어: 염료 감응형 태양전지, 합성염료, TiO2, UV-vis, 전류, 천연염료
합성된 물질이 순수한 염화벤잘코늄인지 확인하기 위해 염화벤잘코늄에 존재하는 벤젠 고리의 유무 확인 실험으로 얇은막 크로마토그래피(TLC) 결과를 자외선 하에서 관찰하고, 적외선 분광 분석(FT-IR)을 통해 합성 물질의 peak를 관찰해서 염화벤잘코늄이 합성되었음을 다시 입증하였다. 합성한 염화벤잘코늄의 소독능 확인을 위해 Paper Disk Method 실험 결과를 표와 그래프로 분석 정리하였다. 대장균과 황색포도상구균을 이용한 실험결과 염화벤잘코늄이 기성 소독제보다 소독능을 크고 같은 염화벤잘코늄이라도 C12 염화벤잘코늄이 C14 염화벤잘코늄보다 더 큰 소독능력을 가짐을 확인할 수 있었다. ▪ 주제어: 손 소독제, 염화벤잘코늄, FT-IR, 소독능, Paper Disk Method
무전해 니켈 도금은 다양한 산업 분야 전해 도금을 대체하며 활용되고 있다. 그러나, 반응의 효율이 떨어 지고 가격이 비싸며 통제해야 하는 변인이 많다는 단점이 존재한다. 본 연구에서는 무전해 니켈 도금에서의 착 화제, pH, 환원제의 3가지 변수를 고려하여 최적의 조건을 찾아내었다. pH의 경우 전해 도금을 이용해 pH4~11 범위 중 pH9가 효율적임을 알아내었고, 무전해 도금에서 실행한 선행 연구와 일치함을 확인했다. 착화제의 경우 NH3, C6H5O7 (시트르산), TEA, EDTA 4가지를 무전해도금을 통해 실험한 후 ICP를 이용해 도금양을 분석한 결과 NH3와 TEA를 혼합한 구성이 대조군에 비해 2배 이상 효율적임을 확인하였다. 이후 팔라듐 표면 처리 과 정에서 비싼 염화 주석을 대체할 수 있는 저렴한 환원제로 NaH2PO2, C2H2O4을 실험하여 이들이 비슷하거나 더 나은 효과를 가짐을 확인하였다. 가격적인 측면에서 보았을 때 염화 주석을 위의 환원제로 대체하는 것이 더 욱 효율적임을 제시하였다. 결론적으로, pH9에서 황산 암모늄과 TEA를 혼합한 착화제와 NaH2PO2 환원제를 사용하는 것이 효율이 높고 비용도 낮다. 이를 통해 무전해 니켈 도금이 더욱 넓은 산업 분야에서 활용될 수 있 을 것이다. 주제어: 무전해 니켈 도금, 착화제, 표면처리, 환원제
간접 광물 탄산화란 폐시멘트 등의 원료로부터 Ca2+ 이온을 추출하고 이를 CO2와 반응시켜 탄산염 광물을 생성하는 기술이다. 따라서 Ca2+ 추출에 효과적인 용매를 결정하여 광물 탄산화의 효율을 증대시키는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구에서는 여러 가지 농도의 NH4Cl, NH4CH3CO2, HCl, CH3COOH 용액을 용매로 선정하여 시멘트의 주성분인 CaSiO3로부터 Ca2+ 이온을 용출 하는 실험을 진행하였다. 얻은 용출액을 ICP로 분석하여 각 용액 속의 Ca2+ 농도를 비교하였다. 그 결과 산 용매를 사용한 용출액이 암모늄염 용매를 사용한 용출액보다 Ca2+ 의 농도가 더 높음을 확인하였다. 용매의 양이온이 같다면 아세트산 이온을 가진 용매가 Ca2+를 더 효과적으로 추출하였다. 따라서 4가지 용매 중 원료로부터 Ca2+를 추출하기에 가장 적합한 용매는 아세트산이라 판단 하였으며, Ca2+ 농도가 가장 높게 나타난 1.0M 아세트산을 Ca2+ 용출에 가장 효과적인 용매로 선정하였다. 이 결과는 간접 광물 탄산화를 진행할 때 적절한 용매를 선정하는데 활용될 수 있을 것이다. 주제어: 광물 탄산화, 이산화탄소, 시멘트, 용매, Ca2+
계면활성제는 하수 처리 후에도 제거가 되지 않아 환경오염에 큰 영향을 주고 있다. 이에 본 연구에 서는 폐수가 하천으로 방류되기 전 폐수에서 계면활성제를 흡착한 후 분해하여 제거하는 시스템을 마 련하고자 하였다. 또한 부가적인 환경오염 요소를 줄이기 위해 계면활성제의 흡착에 가장 효과적인 천 연 흡착제를 찾아 시스템을 구현하고자 하였다. 다양한 천연 흡착제 후보 물질들의 표면 분석 결과 달 걀 껍데기의 표면 구조가 활성탄과 가장 유사하였다. 교반 실험을 진행한 결과 달걀 껍데기의 흡착능 이 다른 천연 물질들에 비해 뛰어나다는 것을 확인하였다. 시스템 구현 단계에서 흡착탑을 만들어 비 교한 결과 교반 실험에 비해 흡착탑에서의 달걀 껍데기의 흡착능이 더욱 뛰어났다. 그리고 흡착 속도 분석 과정에서 달걀 껍데기의 흡착 속도가 활성탄에 비해 빨랐다. 이에 흡착탑 형태의 계면활성제 흡 착 시스템에 달걀 껍데기를 사용하는 것이 가장 적절하다는 결론을 얻을 수 있었다. 이어서 흡착한 계 면활성제를 친환경적으로 처리하기 위해 TiO2 광촉매 산화반응을 거쳤고 계면활성제가 분해됨을 확인 하였다. 따라서 본 연구에서는 천연 흡착제를 이용한 계면활성제의 흡착 및 분해 시스템 개발 가능성 을 확인하였다. 주제어: 계면활성제, 분해, 흡착, 천연 흡착제, 광촉매 산화반응
과아이오딘산염은 다양한 작용기에 대해 좋은 반응성을 갖는 유용한 산화제이나, 일부 유기 용매에 잘 녹지 않는 문제점이 있다. 이 탓에 화학자들은 2-용매계(two-solvent system)와 상 전이 촉매 등을 사용하는 등의 번거로운 과정을 거친다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 반응의 기계화학적 방법을 제시한다. 이는 화학 반응이 역학적인 에너지에 의해 진행되는 것을 말한다. 이 방법은 용매에 구애받지 않으며 간편하게 실험을 수행할 수 있는 등의 장점이 있다. 과아이오딘산염을 α-pyridoin과 알긴산을 통해 기계화학적 반응을 진행시킨 결과 생성물이 잘 검출되었으며, α-pyridoin을 같은 조건에서 용매상 반응을 진행시키자 생성물이 검출되지 않았다. 이는 α-pyridoin과 과아이오딘산염 사이 기계화학적 반응이 용매상 반응보다 더 빠르게 일어남을 확인해 준다. 주제어: 기계화학, 과아이오딘산염, 용매
본 연구는 TiO2에 비금속 원소인 C, N, C·N을 각각 도핑 시도함으로써 각각 다른 파장의 가시광을 수용하는 광촉매의 제조를 시도하였으며, FT-IR, TEM, XRD를 이용하여 각각 도핑 여부를 확인하였 다. 다음으로, 제조한 광촉매와 CO2를 Bubbling한 70% 에탄올을 일정량 혼합한 뒤, 암실 안에서 525nm 파장대의 광원을 사용하여 26시간 동안 조사하여 CO2의 환원 반응을 진행했다. 마지막으로, TLC와 UV-vis를 활용하여 분해 산물을 확인, 비교하였다. 주제어: 광촉매, TiO2, CO2 분해, 도핑, TEM 측정
이 연구는 페로브스카이트 퀀텀닷은 BLUE 퀀텀닷의 수명이 짧아 효율이 좋지 못하며 납이 포함되어 환경에 부정적이다. 하지만 납을 포함하지 않고도 같은 양자효과를 일으킬 수 있는 방법을 연구할 필요가 있다. 우리의 연구 목적은 안정된 비납계페로브스카이트 퀀텀닷(CsPbCuBr3)을 만들고 안정된 BLUE 퀀텀닷을 제작하는 것이다. CsPbCuBr3 퀀텀닷의 Cu의 농도에 따른 흡광, 발광, XRD 데이터를 측정하고 이를 가공하여 광물리학적 특정을 분석해 볼 것이다. 결과적으로 Cu의 비율에 따라서 페로브스카이트 퀀텀닷의 광물리학적 특성이 변함을 알 수 있었다. 형광 데이터에서는 520nm 부근에서 peak가 나타났고, 흡광 데이터를 분석해 보니 bandedge가 500nm 부근에서 나타났고, CU의 비율에 따라서 조금씩 청색광에 가까워짐을 알 수 있었다. XRD 데이터를 통해서 전체 피크가 CU를 넣을수록 2theta가 우측으로 편향됨을 알 수 있었고 Pb보다 상대적으로 분자량이 작은 Cu의 비율이 커짐에 따라 결정의 크기도 작아져서 나타나는 현상이라고 판단하였다. 결론적으로 CU의 비율이 증가할수록 퀀텀닷 결정의 크기도 작아지게 되며 퀀텀닷의 광물리학적 특성이 변해가는 것을 실험을 통해 알 수 있었고, 문제점을 개선하고 여러 다른 변인들을 통제하여 실험을 진행할 향후 연구 과정을 기대해 볼 수 있었다. 주제어: 페로브스카이트 퀀텀닷, 광물리학적 특성
본 연구는 유리 기판에 금 나노입자를 도입할 때, 나노입자의 제타 전위에 따른 분산성을 알아보는 연구이다. 금, 은 구리 등의 금속 입자는 나노 크기가 되면 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 특유의 광학적 성질을 가지며, 이를 이용하여 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다 액상에서 나노입자를 안정하게 하는 보호제의 역할은 잘 알려져 있으나, 표면 개질한 기판에 도입할 때의 보호제 기능에 대해서는 잘 알려지지 않았다. 상층액 제거 정도를 통해 이온 농도 및 pH를 변화시켜 제타 전위를 조절하고 피라냐 용액과 P4VP의 순차적 처리를 통해 외부 요인에 의한 분산성의 변화는 최소화하여 나노입자의 제타 전위와 분산성을 측정하였다. 제타 전위는 상층액을 더 많이 제거할수록 감소하였고 용액의 pH에도 영향을 많이 받았다. 유리 기판 위 분산 정도에 대한 화학적 이해 및 최적화 실험을 기반으로, LSPR 및 SERS 센서로의 후속 연구가 가능하다 주제어: 금 나노입자, SPR, 유리 기판, 제타 전위, 분산성
본 연구에서는 다양한 산업 활동이 토양의 오염도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 따라서 제조업, 광업 및 도로 주변의 토양 채취 후 왕수 분해법을 통해 ICP-OES, ICP-MS로 분석하였다. 분석 후 결과값을 통해 각각의 토양 채취 장소에 따른 원소 함유량에 대한 비율을 파악하였고 이를 통해 산업 활동에 따른 주요 중금속에 대해 알아보았다. 분석결과, 제조업 공장 3곳, 도로, 광산 순서로 중금속 농도가 높았으나 토양 오염 우려 기준보다 모두 낮은 농도로 안전하다고 판단하였다. 하지만 시료 채취 거리, 채취 위치 등의 조건을 바꾸어 후속 연구가 필요하다고 판단하였다. 주제어: 중금속, 토양 오염, 산업 활동
제로 칼로리 식품에 단맛을 내기 위해 들어가는 인공 감미료가 단맛을 내는 기작에 대해서 탐구해 보았다. 설탕 외에 단맛을 내는 물질들의 분자 구조에서 공통점을 조사하여 보았으며, 그 결과 한 쌍의 수소결합 주개-받개와 소수성 부분이 공통적으로 존재한다는 것을 알 수 있었다. 수소결합 주개-받개의 경우, 그 사이 거리는 일반적으로 245.63pm 내외였으며, 소수성 부분은 방향족 분자인 경우가 많았다. 우리는 이러한 구조가 수용체와 반응하여 단맛을 느끼게 하는 부위일 것이라고 추측하였다. 이 연구의 결과를 통해 추후 다른 인공 감미료의 구조를 예측하는 데 사용하는 등 다양한 인공 감미료 연구를 더욱 용이하게 할 수 있을 것이다. 주제어: 인공감미료, 단맛, TAS1R2, 극성 작용기, SMILES 분석