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Kafe 바로가기주관연구기관 | 이화여자대학교 Ewha Womans University |
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연구책임자 | 황성주 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2017-11 |
과제시작연도 | 2016 |
주관부처 | 미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 | TRKO202100004120 |
과제고유번호 | 1711044378 |
사업명 | 개인연구지원 |
DB 구축일자 | 2021-07-03 |
키워드 | 무기 2차원 나노시트.나노혼성체.박리화.광촉매.인공광합성.수소광생산.CO2 흡착.항균 활성.바이오센서.inorganic 2D nanosheet.nanohybrid.exfoliation.photocatalyst.artificial photosynthesis.H2 photoproduction.adsorption of CO2.antibacterial activity.biosensor. |
□ 연구의 목적 및 내용
- 연구 목적
본 연구에서는 기존의 0, 1차원 나노구조체의 반경에 비해 훨씬 얇은 1 나노미터 이하의 두께를 갖는 2차원 무기 나노시트 (금속산화물, 금속수산화물)를 플랫폼으로 이용하여 그래핀을 비롯한 다양한 나노구조체와 혼성화시킴으로써 구성성분의 물성을 향상시키고 나아가 두 가지 기존 물성의 결합을 통해 전혀 새로운 기능성을 창출하는 새로운 개념의 고성능 에너지 생산 기술 (수소 광생산, 인공광합성) 및 바이오 기술 (유전자 보관, 항균) 기반 융합소재 합성법 개발을 목표로 함.
- 연구
□ 연구의 목적 및 내용
- 연구 목적
본 연구에서는 기존의 0, 1차원 나노구조체의 반경에 비해 훨씬 얇은 1 나노미터 이하의 두께를 갖는 2차원 무기 나노시트 (금속산화물, 금속수산화물)를 플랫폼으로 이용하여 그래핀을 비롯한 다양한 나노구조체와 혼성화시킴으로써 구성성분의 물성을 향상시키고 나아가 두 가지 기존 물성의 결합을 통해 전혀 새로운 기능성을 창출하는 새로운 개념의 고성능 에너지 생산 기술 (수소 광생산, 인공광합성) 및 바이오 기술 (유전자 보관, 항균) 기반 융합소재 합성법 개발을 목표로 함.
- 연구 내용
1. 우수한 에너지 및 바이오 응용성을 갖는 2차원 무기 나노시트 및 그래핀 나노시트의 합성법 개발
2. 2차원 무기 나노시트와 그래핀 나노시트를 이용한 에너지 및 바이오 기능성 나노융합소재 합성법 개발
3. 다공구조 및 혼성구조 제어를 통한 나노혼성체의 에너지 기능성 및 바이오 기능성 최적화 기술 개발
□ 연구결과
- 우수한 태양 가시광 흡수능과 고전도성을 갖는 루테늄 산화물 나노시트 및 우수한 가시광 흡수능을 갖는 Zn-Cr-LDH, Co-Al-LDH 나노시트 등 나노시트 다수 합성.
- MoS₂ 나노시트와 그래핀의 혼성 콜로이드 및 두 가지 결정구조를 갖는 층상 티탄산화물 나노시트와 그래핀의 혼성 콜로이드 합성.
- Rh이 치환된 층상 티탄산화물 나노시트 4종 및 질소가 치환된 그래핀 1종 합성.
- PDDA로 표면개질된 양이온성 그래핀 나노시트와 음이온성 망간산화물 나노시트간 복합체 1종 합성, 무기 나노시트 4종과 질소 치환된 그래핀 나노시트와의 혼성화를 통한 무기- 그래핀 나노시트 기반 나노혼성체 4종 합성, 2차원 층상 이중수산화물과 C₃N₄기반 나노혼성체 1종 합성.
- 티탄산화물 나노시트와 금속이온종, 유기리간드를 자기조립하여 유기- 무기 티탄산화물 나노시트
- MOF 나노혼성체 5종, 층상 티탄산화물 표면에 아미노프로필트리에톡시실란(APTES) 리간드가 결합되어 있는 유기- 무기 혼성 나노시트 1종 합성.
- 2차원 티탄산화물과 그래핀 나노시트가 적층된 하이브리드 멤브레인 2종, 무기나노시트- 그래핀 나노컴포지트 전기화학 촉매 3종 합성
- 루테늄 산화물 나노시트를 혼성화 소재로 하여 RuO₂- Ag₃PO₄/RuO₂- CdS등 2종의 복합체 합성 및 인공광합성 활성 확인. MOF- 티탄산화물 나노시트 혼성체 3종 합성 및 이들의 CO₂흡착능 확인.
- 결정구조가 다른 2 종의 티탄산화물 나노시트 표면에 Pt, Au 등의 입자를 원자 단위 크기로 고정, 망간산화물 나노시트 표면에 탄소나노튜브를 성장 및 메커니즘 규명. 표면에 TiS₂ 도메인이 도입된 티탄산화물 나노와이어 나노혼성체 개발.
- 그래핀/티탄산화물 나노시트 기판 합성 및 NADH 센싱 평가.
- Li+, H+, Na+ 을 사용하여 정전기적 인력으로 망간산화물 나노시트, 티탄산화물 나노시트, 및 루테늄 나노시트를 재적층시켜서 9종이상의 계층구조 소재 합성, 망간산화물 나노시트에 Fe2+, Sn2+이 층간에 삽입 되어 재적층 된 규칙정렬체 2종 이상 합성.
- SCI급 국제학술지 논문 29편 발표, 특허 12건 출원, 1건 등록
□ 연구결과의 활용계획
본 연구를 통해 새로운 무기 (금속산화물, 금속수산화물) 2차원 나노시트의 합성법과 함께 정전기적 인력에 의존한 기존 혼성체 합성법의 한계를 넘어서는 새로운 혼성화 기법을 개발함으로써 무기 나노시트와 그래핀 나노시트 및 여타 무기 나노구조체와의 혼성체를 합성할 수 있게 될 것임. 많은 후속 연구를 유도함으로써 많은 새로운 광에너지 변환소재, 수소광생산 촉매, 인공광합성 촉매, 유전자 보관소재, 항균소재, 바이오센서 소재 등의 개발이 가능할 것이며 나아가 이를 바탕으로 전기에너지 저장 소재 및 화학 센서 소재 등 새로운 무기 2차원 나노시트의 적용 범위를 확장 시킬 수 있을 것으로 판단됨. 본 연구를 통해 개발될 새로운 다층구조 나노시트 및 나노혼성체 개발 원천 기술로부터 다양한 나노소재 산업에 기반이 되는 중요한 산업재산권을 확보할 수 있을 것으로 판단되며 국내 관련업체로의 기술 이전을 통해 국가경쟁력 강화에 크게 기여할 수 있음.
(출처 : 연구결과 요약문 5p)
□ Purpose& contents
- Purpose
Development of synthetic routes to novel inorganic nanosheets and their nanohybrids with graphene nanosheets, and their application for efficient solar energy harvesting and nanobio technology
- Contents
1. Development of synthetic method of inorganic 2D nan
□ Purpose& contents
- Purpose
Development of synthetic routes to novel inorganic nanosheets and their nanohybrids with graphene nanosheets, and their application for efficient solar energy harvesting and nanobio technology
- Contents
1. Development of synthetic method of inorganic 2D nanosheets and graphene nanosheets with superior energy and bio applicability
2. Development of synthetic method of functional nanomaterial for energy and bio applications using inorganic 2D nanosheets and graphene nanosheets
3. Development of optimizing method of energy and bio functionality of nanohybrids by controlling the porous and hybrid structure
□ Result
- Synthesis of various types of nanosheets such as Zn-Cr-LDH, Co-Al-LDH nanosheets with excellent visible light absorption property, and RuO₂ nanosheet with high electrical conductivity
- Synthesis of mixed colloidal suspensions of graphene and MoS₂ nanosheets or layered titanate nanosheets with different crystal structures
- Synthesis of 4 types of Ru-doped layered titanate nanosheets and nitrogen-doped graphene
- Synthesis of nanocomposites consisting of positively-charged PDDA-modified graphene nanosheets and negatively-charged manganese oxides nanosheets, 4 types of nanocomposites consisting of 4 inorganic nanosheets and nitrogen-doped graphene, nanocomposite consisting of layered double hydroxides and C₃N₄
- Synthesis of 5 types of titanate nanosheets-MOF nanocomposites by self-assembly between titanate nanosheets, metal cations, organic ligands. Synthesis of organic-inorganic hybrid nanosheet which 3-aminopropyltriethoxysilane(APTES) ligands are bonded on the surface of titanate nanosheets
- Synthesis of 2 types of hybrid membranes stacking with titanate and graphene nanosheets. Synthesis of 3 types of inorganic nanosheet-graphene nanocomposite electrocatalysts
- Synthesis of RuO₂-Ag₃PO₄ / RuO₂-CdS composites and confirmation of photocatalytic activity for artificial photosynthesis. Synthesis of 3 types of MOF/titanate nanosheets hybrids with the CO₂ adsorption property
- Fixation of atom-unit level Pt, Au particles on the surface of two types of titanate nanosheets. Growth of carbon nanotube on the surface of manganese oxides nanosheets and investigation of the mechanism. Synthesis of nanocomposites which have the embedded TiS₂ domain on the surface of titanium oxides nanowire
- Synthesis of graphene/titanate nanosheet substrate and evaluation of NADH sensing ability
- Synthesis of 9 types of restacked layered manganese oxide nanosheets, titanate nanosheets, and ruthenium oxides nanosheets using the electrostatic attraction of alkali ions such as Li , H , and Na
- Publication: 29, Patent: 13
□ Expected Contribution
- Development of new synthetic methodology to synthesize novel functional nanohybrids with inorganic nanosheets, graphene nanosheets, and other low-dimensional nanostructures
- Synthesis of many new functional materials applicable for the restoration of greenhouse gas, the storage of hydrogen energy, and the sensing of specific chemicals via the expanded application of inorganic nanosheets as building blocks
- Filing of many valuable patents for the fundamental synthetic routes to novel multi-layered nanosheets and their nanohybrids to strengthen national research power about nanostructured functional materials
(출처 : SUMMARY 6p)
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연구책임자(Manager) : | - |
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