Introduction

연구개요

유/무기 나노복합소재 연구실에서는 나노미터 크기 수준에서 유기물과 무기물의 성질을 모두 가지는 복합체를 제조하는 기술 개발에 대한 연구를 수행하고 있다. 이 나노복합체는 구형, Rod, Tube와 같이 다양한 형태로 제조될 수 있으며 응용분야 또한 전지, 환경, 광학, 촉매, Biotechnology 등등 매우 광범위하다. 본 연구실에서는 이러한 나노복합소재를 제조하는 기술로서 계면활성제가 형성하는 Microstructure의 제어, Sol-Gel Chemistry, Thiol 화합물과 금속 간의 배위결합, Core-Shell 구조 형성을 위한 코팅 등등을 이용하고 있다.

염료감응형 태양전지용 TiO₂ 입자의 형상 제어

Morphology Control of TiO₂ Particles for Dye-Sensitized Solar CellsSol-Gel 반응을 이용하여 TiO₂ 입자의 크기 및 형상을 제어하면서 그러한 입자의 특성이 염료감응형 태양전지의 효율에 어떠한 영향을 미치는지에 대해서 연구하고 있다. TiO₂ 입자 제조를 위해 여러 종류의 계면활성제를 이용하여 FTO Glass 위에 Ordered TiO₂ 나노로드를 제조하는 방법 그리고 고분자를 계면활성제로서 사용해서 여러 형상의 TiO₂를 제조하는 방법 이렇게 2가지를 이용하고 있으며, 이를 통해 TiO₂ 표면에서 발생되는 전자재결합 현상을 감소시켜 효율을 높여주는 연구를 수행하고 있다.

2차전지 양극재로서 나노 구조를 가지는 LiMn₂O₄의 제조

Synthesis of Nanostructured LiMn₂O₄ for the Cathode Materials of Secondary Batteries계면활성제의 종류 및 농도 조절을 통해서 2차전지 양극재로서 나노 구조를 가지는 LiMn₂O₄를 제조하는 연구를 진행 중에 있다. 이러한 나노 구조를 가지는 LiMn₂O₄의 제조를 통해 리튬 이온의 확산 거리를 짧게 함과 동시에 전극과 전해액 간의 계면을 넓힘으로써 충방전 속도를 높일 수 있다. 또한, LiMn₂O₄ 표면의 금속 도핑 또는 리튬전이금속산화물의 코팅을 통해서 출력특성 및 고온특성을 함께 향상시키는 기술 개발에 대한 연구도 진행할 계획이다.

2차전지 양극재로서 나노 구조를 가지는 LiMn₂O₄의 제조

Synthesis of Nanostructured LiMn₂O₄ for the Cathode Materials of Secondary Batteries계면활성제의 종류 및 농도 조절을 통해서 2차전지 양극재로서 나노 구조를 가지는 LiMn₂O₄를 제조하는 연구를 진행 중에 있다. 이러한 나노 구조를 가지는 LiMn₂O₄의 제조를 통해 리튬 이온의 확산 거리를 짧게 함과 동시에 전극과 전해액 간의 계면을 넓힘으로써 충방전 속도를 높일 수 있다. 또한, LiMn₂O₄ 표면의 금속 도핑 또는 리튬전이금속산화물의 코팅을 통해서 출력특성 및 고온특성을 함께 향상시키는 기술 개발에 대한 연구도 진행할 계획이다.

투명 전도성 필름 제조

Fabrication of Transparent Conductive Film본 연구실에서는 투명 전도성 필름 제조를 위해 크게 2가지의 연구를 진행하고 있다. 우선, 전도성 고분자인 Polyaniline (PANI)과 연성을 가지는 Silver (Ag)의 복합체를 제조함으로써 전도성과 연성을 동시에 향상시키는 연구를 하고 있다. 그리고 계면활성제의 종류 및 농도 조절 그리고 과산화수소의 이용을 통해서 Zinc Oxide (ZnO)의 형상을 제어하고 이를 통해 ZnO 입자의 형상이 전도성에 어떠한 영향을 미치는지에 대해서 연구하고 있다.

TiO₂와 금속 나노입자의 복합체 제조 및 광촉매 특성 평가

Composites of TiO₂ and Metal Nanoparticles for Photocatalysts단분산된 TiO₂와 금속 나노입자의 복합체를 제조해서 이의 광촉매 특성을 평가하는 연구를 진행하고 있다. TiO₂와 금속 입자의 복합체를 제조하기 위해서 TiO₂의 표면을 개질하는 실험을 진행하고 있으며 이와 동시에 제조한 TiO₂와 금속 입자의 복합체가 어떠한 광촉매적인 특성을 나타내는지에 대한 평가도 함께 진행하고 있다. 이를 통해 휘발성 유기화합물과 같은 환경오염물질을 분해하는 친환경소재를 개발하는 데 중점을 두고 있다.

전기방사 (Electrospinning) 기술을 이용한 nanofiber 제조

TiO₂, ZnO, SiO₂, MOF, graphene, fullerene, electroconductive polymer, graphite, carbon, CuO 등의 나노 소재를 고분자 용액에 분산하여 전기방사 기술로 nanofiber를 제조하는 연구를 수행한다. 기존의 전기방사 용액은 DMF, DMAC, Acetone, THF 등 유기용매를 이용하나, 본 연구실에서는 H₂O, ethanol 등을 전기방사 용액 용매로 사용한 후 cross-linking을 통하여 nanofiber를 water-insoluble 형태로 전환하는 연구도 수행한다. 기능성 나노소재가 함유된 nanofiber는 전기전도성, CO₂ 흡착성능, 항균 및 항바이러스 효과, 광촉매 성능을 갖게 되며 제조된 nanofiber를 이용하여 membrane, 흡착제, 마스크, 필터, sheet mask. separator 등의 제조에 응용하는 연구를 수행한다.