목차
표제지=0,1,1
제출문=0,2,1
요약문=i,3,7
SUMMARY=viii,10,7
CONTENTS=xv,17,4
목차=xix,21,4
그림목차=xxiii,25,6
표목차=xxix,31,2
I. 고온용 열제어 나노소재 제조 및 응용기술=1,33,2
제1장 서론=3,35,2
제2장 이론적 고찰=5,37,1
제1절 나노 분말합성 및 코팅의 핵생성 이론=5,37,1
1. 균일 핵생성 이론=5,37,3
2. 불균일 핵생성 이론=7,39,4
3. 반응 속도와 활성화 에너지=10,42,3
제2절 초음파 분무 열분해법=13,45,1
제3장 실험방법=14,46,1
제1절 Perovskite계 나노 분말 합성=14,46,1
1. 저온침전법을 이용한 YSZ 나노 분말 합성=14,46,1
2. 초음파 분무 열분해법을 이용한 Perovskite계 산화물 제조=14,46,4
제2절 EB-PVD를 이용한 코팅층 형성 실험=18,50,1
1. EB-PVD를 이용한 Perovskite계 코팅층 형성=18,50,4
2. EB-PVD를 이용한 YSZ 코팅층 형성=21,53,3
제4장 연구결과 및 고찰=24,56,1
제1절 나노 분말의 합성=24,56,1
1. 저온침전법을 이용한 YSZ 나노 분말 합성=24,56,3
2. 초음파 분무 열분해법을 이용한 Perovskite계 산화물 제조=27,59,2
제2절 EB-PVD를 이용한 코팅층 형성 실험=29,61,1
1. EB-PVD를 이용한 Perovskite계 코팅층 형성=29,61,7
2. EB-PVD를 이용한 YSZ 코팅층 형성=36,68,3
제5장 결론=39,71,1
참고문헌=40,72,3
II. 중저온용 열제어 나노기공체 제조 및 응용기술=43,75,2
제1장 서론=45,77,2
제2장 국내외 기술개발 현황=47,79,1
제3장 연구개발수행 내용 및 결과=48,80,1
제1절 연구개요=48,80,2
제2절 연구내용 및 결과=49,81,1
1. H₂O/EtOH 비의 변화에 따른 다공성 탄소체의 제조=49,81,1
가. 실험방법=49,81,4
나. 다공성 탄소체의 SEM 관찰=53,85,4
다. 다공성 탄소체의 BET 분석=57,89,5
2. 최밀적층 실리카 구의 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체 제조=61,93,1
가. 실험방법=61,93,2
나. ST59의 열처리 온도별 다공성 탄소체의 SEM 관찰=62,94,1
다. ST59의 열처리 온도별 다공성 탄소체의 BET 분석=62,94,8
라. ST63의 열처리 온도별 다공성 탄소체의 SEM 관찰=70,102,1
마. ST63의 열처리 온도별 다공성 탄소체의 BET 분석=70,102,6
바. ST61의 열처리 온도별 다공성 탄소체의 SEM 관찰=75,107,1
사. ST61의 열처리 온도별 다공성 탄소체의 BET 분석=75,107,4
아. ST83의 열처리 온도별 다공성 탄소체의 SEM 관찰=78,110,1
자. ST83의 열처리 온도별 다공성 탄소체의 BET 분석=78,110,7
3. 다공성 탄소체의 평형흡착량 분석=84,116,1
가. 실험방법=84,116,3
나. 평형흡착량 분석=86,118,2
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도=88,120,2
제5장 연구개발 결과의 활용계획=90,122,1
참고문헌=91,123,2
III. 광에너지 변환용 촉매소재 제조 기술=93,125,2
제1장 서론=95,127,3
제2장 국내외 기술개발 현황=98,130,1
제1절 국내외 연구개발 현황=98,130,2
제2절 이론적 배경=99,131,20
제3장 연구개발 수행내용 및 결과=119,151,1
제1절 실험방법=119,151,1
1. TiO₂합성=119,151,1
2. 나노다공성 TiO₂전극 제조=119,151,2
3. TiO₂전극의 표면처리=121,153,1
4. 측정방법 및 측정장비=121,153,1
5. 초임계 유체법을 이용한 TiO₂나노입자제조=121,153,4
6. 가시광 감응광촉매 제조=124,156,4
제2절 실험결과 및 고찰=128,160,1
1. TiO₂입자의 특성=128,160,7
2. TiO₂전극의 분광 특성=134,166,15
3. TiO₂전극의 I-V 특성=148,180,5
4. 가시광 감응 광촉매의 특성=153,185,7
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도=160,192,1
제5장 연구개발 결과의 활용계획=161,193,1
참고문헌=162,194,3
IV. 마이크로 반응용 나노촉매 소재 및 응용기술=165,197,2
제1장 서론=167,199,4
제2장 실험방법=171,203,1
제1절 백금과 팔라듐의 이원금속 촉매제조=171,203,1
제2절 메탄과 메탄올 연소 반응 실험=171,203,2
제3절 마이크로 반응기의 제작=172,204,1
1. 마이크로 구조를 가진 스테인리스/알루미늄 금속판 제작=172,204,2
2. 촉매 지지체의 코팅 및 스테인리스/알루미늄 금속판 접합=173,205,4
제3장 결과 및 토론=177,209,1
제1절 백금과 팔라듐의 이원금속 촉매의 특성과 반응성=177,209,1
1. La-Al₂O₃에 담지된 이원금속 촉매=177,209,3
2. v- Al₂O₃에 담지된 이원금속 촉매=179,211,7
제2절 마이크로 반응기 제작 개선 연구=185,217,1
1. 마이크로 구조를 가진 스테인리스/알루미늄 금속판 제작=185,217,2
2. 촉매 지지체의 코팅 및 스테인리스/알루미늄 금속판 접합=187,219,6
제4장 결론=193,225,1
참고문헌=194,226,3
(표3-1) EB-PVD용 reflection-type EB-Gun의 사양=20,52,1
(표3-2) Target source 밀도에 따른 EB-PVD 실험 조건=22,54,1
(표3-3) Generating power에 따른 EB-PVD 실험 조건=23,55,1
(표3-1) 일반적인 화합물의 분자 직경=48,80,1
(표3-2) 본 연구에서 사용한 시약=51,83,1
(표3-3) 조성별 시료 번호=53,85,1
(표3-4) 조성별 다공성 탄소의 BET 분석 결과=59,91,1
(표3-5) ST59 열처리 온도별 다공성 탄소의 BET 분석 결과=69,101,1
(표3-6) ST63 열처리 온도별 다공성 탄소의 BET 분석 결과=75,107,1
(표3-7) ST61 열처리 온도별 다공성 탄소의 BET 분석 결과=80,112,1
(표3-8) ST83 열처리 온도별 다공성 탄소의 BET 분석 결과=84,116,1
(표3-9/8) ST82 열처리 온도별 다공성 탄소의 BET 분석 결과=86,118,1
(표3-1) 제조된 InNiTaO₄광촉매 분말의 화학조성=153,185,1
(표1-1) 합금계에서의 분리에너지=169,201,1
(표3-1) 메탄연소반응에 대한 백금과 팔라듐 촉매의 겉보기 활성화에너지=179,211,1
(표3-2) 금속 입자 크기 측정 방법에 따른 v-Al₂O₃에 담지된 금속 입자 크기 비교=182,214,1
(표3-3) v-Al₂O₃에 담지된 팔라듐/백금 촉매의 50% 메탄 전환율 온도 비교=184,216,1
(표3-4) v-Al₂O₃에 담지된 팔라듐/백금 촉매의 50% 메탄 전환율 온도 비교=184,216,1
(표3-5) Photo-etching법으로 제작된 스테인리스와 알루미늄 판의 마이크로 구조특성=186,218,1
(그림2-1) 핵의 반경에 따른 자유에너지 변화=7,39,1
(그림2-2) 불균일 핵생성에서의 geometric factor=8,40,1
(그림2-3) 반응경로와 활성화 에너지(E)와의 관계=12,44,1
(그림2-4) 반응속도에 있어서 온도의 영향=12,44,1
(그림3-1) 수열결정화 공정도=15,47,1
(그림3-2) 저온 침전법 공정도=15,47,1
(그림3-3) LaSrCoO₃perovskite계 분말의 제조공정도=16,48,1
(그림3-4) 초음파 분무 열분해 장치 모식도=17,49,1
(그림3-5) 분무열분해에 의한 나노 분말 제조 모식도=17,49,1
(그림3-6) Perovskite 코팅실험에 사용된 EB-PVD 장비=19,51,1
(그림3-7) LaSrGaFeO₃ perovskite Type의 분말 제조 공정도=20,52,1
(그림3-8) EB-PVD에서의 electron beam 조사방식과 이를 이용한 코팅 모식도=22,54,1
(그림4-1) 저온 침전법을 이용한 수열합성 YSZ의 X-ray 회절패턴=25,57,1
(그림4-2) 저온침전법에 의한 수열합성용 출발물질 Zr(OH)₄의 FE-SEM 사진=26,58,1
(그림4-3) 수열 합성된 YSZ 분말의 FE-SEM 사진=26,58,1
(그림4-4) 초음파 열분무법에의한 LaSrCoO₃분말의 FE-SEM 사진=28,60,1
(그림4-5) 열분해 온도에 따른 LaSrCoO₃분말의 X-ray 회절패턴=28,60,1
(그림4-6) Target source의 기공율에 따른 코팅층 SEM 사진=30,62,1
(그림4-7) Generating power에 따른 코팅층 SEM 사진=31,63,1
(그림4-8) Target source의 기공율에 따른 코팅층 XRD 분석=33,65,1
(그림4-9) Generating power에 따른 코팅층 XRD 분석=33,65,1
(그림4-10) Perovskite 코팅층의 substrate로부터의 표면 거리에 따른 조성 분석=34,66,1
(그림4-11) 최대 출력에 따른 코팅층 형성 실험에서 substrate로부터의 표면 거리에 따른 조성 변화에 대한 EDS 분석=35,67,1
(그림4-12) EB-PVD를 이용한 YSZ 코팅층의 SEM 사진=37,69,1
(그림4-13) EB-PVD를 이용한 YSZ 코팅층의 XRD 상분석=38,70,1
(그림3-1) TEOS를 실리카원으로 한 단분산 실리카 구를 제조하는 공정도=51,83,1
(그림3-2) 다공성 탄소체의 제조 공정=52,84,1
(그림3-3) 다공성 탄소체 제조에 사용된 폴리머 합성 공정=52,84,1
(그림3-4) NH₃첨가량 별 다공성 탄소체 전자현미경 사진=55,87,1
(그림3-5) NH₃첨가량 별 다공성 탄소체의 전자현미경 사진=56,88,1
(그림3-6) NH₃첨가량 변화에 따른 다공성 탄소체의 질소흡착등온선=58,90,1
(그림3-7) NH₃첨가량 변화에 따른 다공성 탄소체의 기공면적 분포=58,90,1
(그림3-8) NH₃첨가량 변화에 따른 다공성 탄소체의 기공부피 분호=59,91,1
(그림3-9) Dubinin-Astakhov 식에 의한 질소흡착곡선=61,93,1
(그림3-10) ST59 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 전자현미경 사진=63,95,1
(그림3-11) ST59 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 전자현미경 사진(15만배)=65,97,1
(그림3-12) ST59 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 질소흡착등온선=67,99,1
(그림3-13) ST59 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공면적 분포=68,100,1
(그림3-14) ST59 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공부피 분포=68,100,1
(그림3-15) 열처리 온도 변화에 따른 실리카 구의 XRD 분석 곡선=69,101,1
(그림3-16) ST63 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 전자현미경 사진(15만배)=71,103,1
(그림3-17) ST63 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 질소흡착등온선=73,105,1
(그림3-18) ST63 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공면적분포=74,106,1
(그림3-19) ST63 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공부피분포=74,106,1
(그림3-20) ST61 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 전자현미경 사진(20만배)=76,108,1
(그림3-21) ST61 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 질소흡착등온선=77,109,1
(그림3-22) ST61 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공 면적 분포=79,111,1
(그림3-23) ST61 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공 부피 분포=79,111,1
(그림3-24) ST83 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 전자현미경 사진(20만배)=81,113,1
(그림3-25) ST83 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 질소흡착등온선=82,114,1
(그림3-26) ST83 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공 면적 분포=83,115,1
(그림3-27) ST83 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공 부피 분포=83,115,1
(그림3-28) ST82 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공 면적 분포=85,117,1
(그림3-29) ST82 열처리 온도에 따른 다공성 탄소체의 기공 부피 분포=85,117,1
(그림3-30) 중량법 흡착 평형량 측정 장치도(MSB:Magnetic Suspension Balance)=86,118,1
(그림3-31) 개발된 다공성 탄소체 및 제올라이트의 톨루엔 평형흡착량=87,119,1
(그림3-1) Diagram of p-n junction band diagram when the two semi- conductors are in contact=100,132,1
(그림3-2) Generation of electron-hole and photoelectrovoltage(Ep)=101,133,1
(그림3-3) A schematic representation of the structure and components of dye-sensitized solar cell=103,135,1
(그림3-4) Working principe of the dye-sensitized solar cell=103,135,1
(그림3-5) Energy level of semiconductor-electrolyte interface=106,138,1
(그림3-6) (a) Energy level (b) electron transfer of semiconductor-dye interface=106,138,1
(그림3-7) Charge transfer processes between dye and the TiO₂lattice:1.MLCT excitation,2. Electron injection,3. Charge recombination=108,140,1
(그림3-8) Spectral response (IPCE) of dye-sensitized solar cell for bare YiO₂electrode and the ideal IPCE curve for a single band gap device=110,142,1
(그림3-9) Hybrid orbital property of octahedral ruthenium complex compound=110,142,1
(그림3-10) A schematic representation of octahedral ligand field (octahedral ligand field splitting parameter)=111,143,1
(그림3-11) A schematic representation of π-back bonding at the octahedral metal complex=111,143,1
(그림3-12) Tree-layer monolithic dye solr cell=115,147,1
(그림3-13) dye-sensitized heterojunction PV cell=116,148,1
(그림3-14) 작동원리 개념도=116,148,1
(그림3-15) Spirobifluorene 유도체의 화학구조=116,148,1
(그림3-16) Current-voltage curve of solar cell=118,150,1
(그림3-17) Flow chart of specimen preparation=120,152,1
(그림3-18) Schematic representation of (a) photoelectrochemical measurement and (b) test fixture=122,154,1
(그림3-19) Supercritical fluid region of a pure component=123,155,1
(그림3-20) 초임계 유체법을 이용한 CdS를 함유한 TiO₂분말의 합성=125,157,1
(그림3-21) 고상반응법에 의한 In₁-NiTaO₄powder의 제조공정 개요도=126,158,1
(그림3-22) Colloidal법에 의한 In₁-NiTaO₄powder의 제조공정 개요도=127,159,1
(그림3-23) Particle size distribution of NC-TiO₂colloidal solution=129,161,1
(그림3-24) Surface morphology of (a)*50,000 (b) *150,000=130,162,1
(그림3-25) Surface areas of samples autoclaved at different temperatures=131,163,1
(그림3-26) XRD patterns of TiO₂vs. autoclave temperature=131,163,1
(그림3-27) XRD patterns of TiO₂vs. heat treatment temperature=132,164,1
(그림3-28) Sol-Gel법에 의해 얻어진 TiO₂분말의 열처리온도 상승에 따른 X-ray형태=135,167,1
(그림3-29) Sol-Gel법에 의해 얻어진 TiO₂-CdS분말의 열처리온도 상승에 따른 X-ray형태=136,168,1
(그림3-30) Sol-Gel법에 의해 얻어진 TiO₂분말의 TG-DTA곡선=137,169,1
(그림3-31) Sol-Gel법에 의해 얻어진 TiO₂-CdS분말의 TG-DTA곡선=138,170,1
(그림3-32) 초임계 유체법을 이용하여 얻어진 TiO₂분말의 열처리온도의 상승에 따른 X-ray형태=139,171,1
(그림3-33) 초임계 유체법을 이용하여 얻어진 TiO₂-CdS 분말의 열처리온도의 상승에 따른 X-ray형태=140,172,1
(그림3-34) 초임계 유체법에 의해 얻어진 TiO₂분말의 TG-DTA곡선=141,173,1
(그림3-35) 초임계 유체법에 의해 얻어진 TiO₂-CdS 분말의 TG-DTA곡선=142,174,1
(그림3-36) 1mol/l의 농도에서 초임계 유체법을 이용하여 얻어진 TiO₂분말의 SEM=143,175,1
(그림3-37) 3mol/l의 농도에서 초임계 유체법을 이용하여 얻어진 TiO₂분말의 SEM=144,176,1
(그림3-38) 9.2mol/l의 농도에서 초임계 유체법을 이용하여 얻어진 TiO₂분말의 SEM=145,177,1
(그림3-39) Photodecomposition efficiency of DCA by TiO₂photocatalysts as a function of illumination time=146,178,1
(그림3-40) Abosorption spectra of ruthenium 535(N719 dye,Solaronix) solution=147,179,1
(그림3-41) Abosorption spectra of TiO₂and dye/TiO₂electrode vs. autoclave temperature=147,179,1
(그림3-42) Abosorption spectra of TiO₂and dye/TiO₂electrode vs. heat treatment temperature=148,180,1
(그림3-43) J-V characteristics of dye/TiO₂electrode vs. autoclave temperature=149,181,1
(그림3-44) Isc,Voc,FF,n vs. autoclave temperature=149,181,1
(그림3-45) J-V characteristics of dye/TiO₂electrode vs. heat treatment temperature=150,182,1
(그림3-46) Isc,Voc,FF,n vs. autoclave temperature=150,182,1
(그림3-47) I-V characteristics of dye/TiO₂electrode vs. TiCl₄treatment=151,183,1
(그림3-48) Isc,Voc,FF,n vs. surface treatment=151,183,1
(그림3-49) Surface morphology of TiCl₄treatment=152,184,1
(그림3-50) Solid solution법과 colloidal법에 의해 제조된 SEM 사진=153,185,1
(그림3-51) InNiTaO₄분말에 대한 X-선 회절=154,186,1
(그림3-52) wolframite형 InTaO₄의 구조개요도=155,187,1
(그림3-53) Solid solution법에 의해 제조된 InNiTaO₄와 Ni/NiO가 도포된 InNiTaO₄분말에 대한 광흡수=156,188,1
(그림3-54) Colloidal법에 의해 제조된 InNiTaO₄와 Ni/NiO가 도포된 InNiTaO₄분말에 대한 광흡수=157,189,1
(그림3-55) Colloidal법에 의해 제조된 InNiTaO₄와 Ni/NiO가 도포된 InNiTaO₄분말에 대한 입자의 크기 및 분포=157,189,1
(그림1-1) 메탄올을 연료로 하는 연료 처리 공정의 예.=167,199,1
(그림1-2) 이원 금속 촉매에서 생성 가능한 금속 입자의 미세구조=170,202,1
(그림2-1) v-Al₂O₃에 담지된 이원금속 촉매의 제조 공정=172,204,1
(그림2-2) Photo-etching 법의 공정도=173,205,1
(그림2-3) Anodization의 개념도=174,206,1
(그림2-4) 알루미늄 박판의 anodization을 위한 실험장치의 개념도=174,206,1
(그림2-5) 스테인리스/알루미늄 박판의 brazing을 위한 공정도=175,207,1
(그림2-6) 마이크로 구조를 가진 금속 박판의 코팅과 접합 공정도=176,208,1
(그림3-1) 반응온도에 따른 촉매활성=178,210,1
(그림3-2) 촉매 종류에 따른 Arhenius plot. Open symbols=178,210,1
(그림3-3) v-Al₂O₃에 담지된 팔라듐/백금 촉매의 XRD 패턴=180,212,1
(그림3-4) v-Al₂O₃에 담지된 팔라듐/백금 촉매의 TEM 사진=181,213,1
(그림3-5) TEM 사진 분석에 의한 v-Al₂O₃에 담지된 금속 입자의 크기 분포도=182,214,1
(그림3-6) v-Al₂O₃에 담지된 팔라듐/백금 촉매의 반응온도에 따른 메탄 전환율 변화=183,215,1
(그림3-7) v-Al₂O₃에 담지된 팔라듐/백금 촉매의 반응온도에 따른 메탄올 전환율 변화=185,217,1
(그림3-8) 마이크로 구조를 가지는 금속판의 비교=186,218,1
(그림3-9) 마이크로 구조를 가지는 스테인리스 판들이 조립된 사진=187,219,1
(그림3-10) Brazing 법으로 접합된 스테인리스 판들의 단면 사진=188,220,1
(그림3-11) Brazing 법으로 접합된 후 알루미나가 코팅된 스테인리스 판의 SEM 단면 사진=188,220,1
(그림3-12) 알루미나가 코팅된 후 brazing 된 스테인리스 판의 사진=189,221,1
(그림3-13) Anodization 조건에 따라 알루미늄 판의 SEM 단면 사진=190,222,1
(그림3-14) Anodization의 전류세기와 시가넹 따른 코팅된 알루미나 막의 두께 변화=190,222,1
(그림3-15) Anodization에 의해 코팅된 알루미나 막을 위에서 본 SEM 사진=191,223,1
(그림3-16) Brazing 된 알루미늄 판들의 단면 사진=192,224,1
(그림3-17) Brazing 으로 접합된 후 anodization 시킨 알루미늄 판들의 SEM 사진=192,224,1