[논문]은 나노입자가 분산된 Honeycomb-patterned 수지 합성에 대한 연구

이동창; 이종집

doi:10.5762/kais.2017.18.2.711

은 나노입자가 분산된 Honeycomb-patterned 수지 합성에 대한 연구
Study on Synthesis of Honeycomb-patterned Resin Dispersed Silver Nanoparticles 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.18 no.2, 2017년, pp.711 - 718

초록
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Poly(N-vinylcarbazole) (PVK)-cellulose triacetate (CTA) 복합체를 합성하고, 필름에 기공을 형성시킨 뒤, 화학적 환원법을 통해 은 나노입자를 부착하는 것을 연구하였다. PVK-CTA 복합체는 CTA-chloroform 용액에서 iron(III) chloride를 산화제로 사용하여 N-vinylcarbazole을 중합시켜 복합체를 합성하였고, 얻어진 복합체를 습한 환경에서 휘발성용매로 적셔 수증기를 적용하여 macropore가 균일하게 형성된 구조인 Honeycomb-pattern을 형성시켰다. 이후 환원제로 Tetrathiafulvalene (TTF)와 분산제로 polyvinylpyrrolidone (PVP)를 사용하여 화학적 환원법을 이용해 은 나노입자를 Honeycomb-pattern이 형성된 복합체 표면에 부착시켰다. FT-IR과 UV-Vis spectrometer을 이용하여 복합체의 형성여부를 확인하였고, N-vinylcarbazole의 함량을 달리하여 중합한 뒤 복합체의 열 분해도를 측정하였다. Scanning electron microscope (SEM)을 통해 복합체 표면에 형성된 기공의 균일도와 부착된 은 나노입자들의 분산성을 분석하였으며, 환원제, 분산제, 전구체 용액의 농도를 달리하여 은나노입자의 분산성을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Silver nanoparticles were attached by chemical reduction after synthesizing a porous PVK-CTA complex. The PVK-CTA complex was synthesized by polymerizing N-vinylcarbazole in a CTA-chloroform solution using iron(III) chloride as an oxidizing agent and a honeycomb-pattern with uniformly formed macropores was formed by applying steam to the complex surface soaked with a volatile solvent under humid conditions. Using TTF as a reducing agent and PVP as a dispersant, silver nanoparticles were attached on the Honeycomb-pattern complex surface through chemical reduction. The formation of the complex was confirmed by FT-IR and UV-Vis spectrometry, and the degree of thermal decomposition of the complexes was analyzed after N-vinylcarbazole was polymerized by varying its concentration. The uniformity of the pores on the composite surface and the dispersibility of the attached silver nanoparticles were investigated by SEM. The dispersibility of the silver nanoparticles was also analyzed by varying the concentrations of reducing agent and dispersant and precursor.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이러한 기공이 형성된 PC 복합체에 분산제와 환원제를 사용한 화학적 환원법을 통해 은 나노입자 부착시켰으며, 전구체 용액 농도, 환원제 농도, 분산제 농도를 변수로 실험을 진행하였다. 각 변수를 통해 복합체 중 기공의 균일도와 은 나노입자의 최적합성 조건을 도출하는 것을 목적으로 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 CTA의 비율을 달리하여 N-Vinylcarbazole을 저온에서 iron(III) chloride을 산화제로 사용하여 용액중합을 통해 PVK-CTA (PC) 복합체를 제조하고, 제조된 복합체를 습한 조건에서 수증기를 적용시켜 용매증발을 통해 기공을 형성하였다. 이러한 기공이 형성된 PC 복합체에 분산제와 환원제를 사용한 화학적 환원법을 통해 은 나노입자 부착시켰으며, 전구체 용액 농도, 환원제 농도, 분산제 농도를 변수로 실험을 진행하였다.
본 연구에서는 CTA의 비율을 달리하여 N-Vinylcarbazole을 저온에서 iron(III) chloride을 산화제로 사용하여 용액중합을 통해 PVK-CTA (PC) 복합체를 제조하고, 제조된 복합체를 습한 조건에서 수증기를 적용시켜 용매증발을 통해 기공을 형성하였다. 이러한 기공이 형성된 PC 복합체에 분산제와 환원제를 사용한 화학적 환원법을 통해 은 나노입자 부착시켰으며, 전구체 용액 농도, 환원제 농도, 분산제 농도를 변수로 실험을 진행하였다. 각 변수를 통해 복합체 중 기공의 균일도와 은 나노입자의 최적합성 조건을 도출하는 것을 목적으로 하였다.

대상 데이터

실험에 사용된 재료 중 N-Vinylcarbazole (98%), CTA, TTF (97%)는 Aldrich 사, AgNO₃ (99.8%), PVP (평균 MW 40,000 gmol^-1), Hydrazine monohydrate (80%)는 대정화금, acetonitrile (99.9%), iron(III) chloride hexahydrate (97%)는 덕산케미칼, chloroform은 OCI 사, methyl alcohol (99.5%), ethyl alcohol (99.9%)는 삼전순약의 제품을 사용하였다. ELGA사의 PURELAB Option-Q 7/15 증류수제조기를 사용하였고, 모든 시약 일급시약으로, 별도의 정제 없이 사용하였다.

성능/효과

CTA-chloroform 용액에 iron(III) chloride을 산화제로 사용하여 N-vinyl carbazole을 성공적으로 중합시켰다. N-vinyl carbazole의 함량에 따라 복합체의 열분해도를 분석하였으며 CTA 함량이 20, 50 wt%에서 가장 높은 열분해 안정성을 나타냈다. Breath figure process를 이용하여 PVK-CTA 복합체에 기공을 형성시키고, 화학적 환원법을 통해 은 나노입자를 적용시킬 수 있었다.
PVP의 농도는 너무 낮으면 응집이 일어났으며, 높은 농도에서는 입자가 부착되지 못하였다. 따라서 낮은 농도의 AgNO₃과 TTF, 일정 농도의 PVP에서 화학적 환원법을 통해 은 나노입자가 분산-적용 된 복합체를 얻을 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	PVK를 사용하는 물질의 가공성을 높이기 위해 사용하는 것은?	이러한 PVK의 주된 제한사항은 PVK를 사용하는 물질들의 가공성이 낮다는 것이다. PVK를 사용하는 물질들의 가공성을 높이기 위해, cellulose acetate, cellulose diacetate, cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate butyrate, cellulose propionate 와 같은 다양한 생분해성 셀룰로오스 물질들이 사용되어 왔다. 이 중 CTA가 셀룰로오스 에스테르들 중 가장 강한 열적 안정성을 가지고 있다고 알려져 있다[7].
	기공의 형성은 주로 어떻게 일어나는가?	특히, 마이크로 크기를 갖는 기공이 정교하게 배열된다면 photonic band gap을 갖기 때문에 광물질 분야, 유전체 복합체에 사용될 수 있다[1]. 아직 완전한 메커니즘이 알려지진 않았지만, 기공의 형성은 주로 유기-무기 표면의 상호작용에 의하여 형성된다. 따라서 계면활성제가 주로 사용되는데 이는 기공 크기가 30 nm 정도로 제한된다.
	고분자필름에 휘발성 용매를 적시고 수증기를 적용시켜 기공을 제조하는 방법의 과정을 설명하라.	Widawski 등이 휘발성 용매를 고분자필름에 적시고, 수증기를 적용시켜 증발시킴으로써 기공을 제조하는 매우 간단하고 효율적인 방법을 소개하였다[3]. 수증기는 열교환에 의해 필름의 표면에서 응축되고 휘발성 용매는 증발되며, 물방울은 표면장력에 의해 필름 표면에 갇히게 된다. 고분자들은 유착이 되지 않으며 용액-필름 표면에서 물방울에 의해 기공이 형성된다. 용액의 온도차와 수평으로의 모세관력과 대류현상에 의해 물방울은 기공이 잘 배열된 구조를 만들고, 용매와 물이 완전히 증발된 이후에 기공이 얻어진다[4]. Fig.

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Z. S. Pillai and P. V. Kamat, What Factors Control the Size and Shape of Silver Nanoparticles in the Citrate Ion Reduction Method, J. Phys. Chem., 108, 945-951, 2004. DOI: https://doi.org/10.1021/jp037018r

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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