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커피찌꺼기로부터 얻어진 탄소 소재의 전기화학적 성질 및 흡착 성능
유진주 ( Jin Ju Yoo ),고나연 ( Nayeon Ko ),오수현 ( Su Hyun Oh ),오정연 ( Jeongyeon Oh ),김미정 ( Mijung Kim ),이재은 ( Jaeeun Lee ),엄태식 ( Taeshik Earmme ),배준원 ( Joonwon Bae ) 한국공업화학회 2023 공업화학 Vol.34 No.5
우리 일상에서 대량으로 생성되는 리그노셀룰로즈(lignocellulose) 물질인 커피 찌꺼기(coffee grounds)를 탄화하여 얻어지는 탄소 소재의 전기화학적 특성과 흡착 성능을 고찰하였다. 커피 찌꺼기를 섭씨 600도 정도의 상대적 저온에서 탄화하여 얻어지는 탄소의 형태적 구조를 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 고찰하였다. Raman 분석을 통하여 얻어진 탄소 재료의 결정성 정보를 얻었다. 기본적인 전기적 특성을 간단한 옴의 관계(Ohmic relation)를 통하여 확인하였다. 나아가, 탄화된 재료가 리튬 이차 전지의 음극(anode) 소재로 활용될 수 있는지 여부를 반쪽 전지(half-cell) 충방전(charge/discharge) 테스트를 통해 살펴보았으며, 초기 음극재의 비용량은 약 520 mAh/g으로 나타났다. 이어서, 커피 찌꺼기 탄화로 얻어진 탄소 소재의 다공성 구조로 인해 분자를 흡착할 수 있음을 자외선(ultraviolet, UV) 흡광도(absorption) 측정을 통해 확인하였다. 탄소 소재의 표면 개질을 통해 극성이 다른 분자들의 선택적으로 흡착할 수 있음을 추가로 확인하였다. 본 연구는 향후 목질계 폐기물의 활용에 대한 중요한 정보를 제공할 것이다. The fundamental electrochemical properties and adsorption capabilities of the carbonized product derived from coffee grounds, a prevalent form of lignocellulose abundantly generated in our daily lives, have been extensively investigated. The structure and morphology of the resultant carbonized product, obtained through a carbonization process conducted at a relatively low temperature of 600 °C, were meticulously examined using a scanning electron microscope. Raman spectroscopy measurements yielded a relative crystallinity (D/G ratio) of the carbon product of 0.64. Electrical measurements revealed a linear ohmic relationship within the carbonized product. Furthermore, the viability of utilizing this carbonized material as an anode in lithium- ion batteries was evaluated through half-cell charge/discharge experiments, demonstrating an initial specific capacity of 520 mAh/g. Additionally, the adsorption performance of the carbon material towards a representative dye molecule was assessed via UV spectroscopy analyses. Supplementary experiments corroborated the material's ability to adsorb a distinct model molecule characterized by differing surface polarity, achieved through surface modification. This article presents pivotal findings that hold substantial implications for forthcoming research endeavors centered around the recycling of lignocellulose waste.
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신규 화장품용 천연유래 보존제의 물성 측정, 용액 거동 및 보존제 포함 화장품의 제형 안정성
신수빈 ( Subin Shin ),박정은 ( Jeongeun Park ),고나연 ( Nayeon Ko ),김미정 ( Mijung Kim ),신혜원 ( Hyewon Shin ),이다솜 ( Dasom Lee ),김나래 ( Narae Kim ),엄태식 ( Taeshik Earmme ),정국인 ( Gugin Jeong ),배준원 ( Joonwon Bae ) 한국공업화학회 2024 공업화학 Vol.35 No.2
화장품 보존제는 화장품의 유효 사용 기간에 매우 중요한 성분으로, 최근에는 저독성 자연유래 화장품 보존제에 대한 관심이 급증하고 있다. 본 연구에서는 기존 다이올(diol) 계통 보존제를 대체할 수 있으며 천연유래 성분으로부터 얻어진 신규 보존제(laurimino bispropanediol, LB)의 기초적인 물성을 측정하고 신규 보존제를 포함한 수용액을 제조하여 용액 거동을 고찰하였다. 특히, 신규 보존제의 수용액에서의 micelle 형성 가능성을 pyrene 분자를 이용한 실험법으로 고찰하였다. 이를 통해 신규 보존제는 상대적으로 긴 소수성 탄화수소와 늘어난 하이드록실 그룹(hydroxyl group)으로 인해 micelle 형성이 가능함을 추론할 수 있었다. 보존제의 제형 속에서의 성능을 검증하기 위해 유화력 테스트를 수행하였으며, 유기용매와 유지 성분에 대해 유화력을 지님을 확인할 수 있었다. 추가로, 점도가 상대적으로 낮은 에센스 및 비교적 점도가 높은 로션 제형에 도입하였을 때 제형의 분산 안정성이 확보됨을 파악할 수 있었다. 본 연구는 향후 새로운 저독성 천연유래 화장품 보존제의 개발 및 사용에 중요한 정보를 제공할 것이다. Cosmetic preservatives are an important class of ingredients in terms of ensuring sustainable use and providing customer satisfaction. Recently, a great deal of interest has been drawn to the production and use of toxic-free, naturally derived preservatives. In this work, a new naturally derived preservative (laurimino bispropanediol, LB) was developed to replace the most widely used diol preservatives, such as 1,2-hexanediol or 1,2-octanediol. The basic properties of the obtained preservative were measured, and the solution behavior of the preservative in an aqueous medium was examined. The feasibility of micelle formation in the preservative solution was investigated using the fluorescence (FL) based pyrene method. Micelle formation was feasible owing to the relatively long hydrophobic chains and increased hydroxyl groups in the preservative molecules. The emulsification capability of the preservative was assessed using the Rosano and Kimura method, showing that the preservative possessed emulsifying capability in an organic solvent (benzene) and soy bean oil. In addition, the dispersion stability of cosmetic formulations, including the new LB preservatives such as essence and lotion, was demonstrated by comparing the light transmittance of the formulations. This article provides important information for future research regarding the synthesis and practical applications of new toxic-free naturally derived preservatives.
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