유기물로 수식된 몬트모릴로나이트 제조 및 특성조사

김재명,유중환,최의석,이성민,김형태,Kim, Jae-Myung,Yoo, Jung-Whan,Choi, Eui-Seok,Lee, Sung-Min,Kim, Hyung-Tae 한국세라믹학회 2004 한국세라믹학회지 Vol.41 No.1

층상구조를 갖는 점토광물은 층상의 이온교환자리에 친소수성 유기물을 화학적으로 치환할 수 있어 도자기 소지의 친소수성 정도를 조절할 수 있다. 본 연구에서는 Montmorillonite를 이온교환법으로 dodecylamine, hexadecylamine과 반응시켜 유기물이 점토광물에 복합화된 유기-점토 복합체를 조조하였다. 유기물이 점토광물 구조에 치환된 위치 및 층상구조의 간격변화는 FT-IR과 WAXD로, 수식된 유기물의 양은 TG-DSC, C/S 기기를 사용하여 조사하였다. 분석을 통하여 유기물은 층상에 선택적으로 치환하여 층간격을 증가 (12${\AA}{\leftrightarro}16{\AA}$) 시키는 역할을 하였고, 비교적 친수성을 보이는 MMT가 첨가된 가소제로 인하여 소수성으로 변하고 있음을 발견하였다. Hydrophilicity and hydrophobicity of pottery bodies can be controlled via chemical substitution of layered clay with hydrophilic and hydrophobic organics. In this study, organo-clay nanocomposites were prepared by ion-exchange of montmorillonite with dodecylamine and hexadecylamine, respectively. Substitution sites of organics and the interval changes of layered materials are characterized by FT-IR and WAXD and organics amounts loaded and water comtents contained by C/S analysis and TG-DSC. The organics were selectively intercalated so that increase layer interval from 12${\AA}\; to\;16{\AA}$. Organo-modified clay is changed to more hydrophobic comparing to clay itself.

Thermochromic Hybrid Nanoparticles Comprising a Tungsten-Doped Vanadium Dioxide Core and a Poly(N-isopropylacrylamide) Shell Structure

Sang Won Jung(정상원),Sang Hwi Park(박상휘),Jung Whan Yoo(유중환),Juhyun Park(박주현) 한국고분자학회 2021 폴리머 Vol.45 No.2

열변색 스마트 창호 소재로서 텅스텐이 도핑된 바나듐이산화물(WxVO₂) 나노입자와 폴리이소프로필아크릴아미드(PNIPAm)의 하이브리드 나노입자가 실리카 쉘 형성 및 PNIPAm의 표면라디칼 중합반응에 의해 합성되었다. 하이브리드 나노입자의 수분산액은 섭씨 28도의 금속-절연체 전이온도를 보유한 WxVO₂ 코어와 섭씨 32도의 하한임계 용액온도를 보유한 PNIPAm 쉘의 특성으로 인해 가시광선에서 근적외선까지의 넓은 스펙트럼 범위에서 효과적인 열변색 특성을 보였다. 하이브리드 나노입자에서 PNIPAm의 함량을 고정시키고 WxVO₂의 함량을 변화시키며 특성을 측정한 결과 섭씨 20도에서 40도의 온도 변화에서 25% 이상의 태양광 변조 변화를 구현하였으며 WxVO₂의 함량증가에 따라 입자의 증가된 뭉침현상에 의해 투과도는 85%에서 15%까지 급격하게 감소하였다. 본 연구결과는 WxVO₂효율적인 열변색 소재를 제조하기 위한 주요 기술이 될 수 있음을 보여준다. Hybrid nanoparticles based on tungsten-doped vanadium dioxide (WxVO₂) nanoparticles and poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAm) for thermochromic smart window applications were synthesized via silica layer formation using (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) followed by the surface-mediated free radical polymerization of PNIPAm, resulting in the aqueous dispersion of the hybrid nanoparticles. The metal-insulator transition of the WxVO₂ core at around 28 °C and the lower critical solution temperature of PNIPAm at around 32 °C enable the aqueous dispersion of the hybrid nanoparticles to present an efficient thermochromicity depending on the temperature over a broad spectral range from visible to near-infrared light. The difference in the solar modulation was over 25%, while the luminous transmittance (Tlum) significantly decreased from 85% to 15% with increasing WxVO₂ composition in the hybrids. Our results suggest that the hybridization of WxVO₂ and PNIPAm is a potential methodology for preparing efficient thermochromic materials.

본차이나 소지용 인산칼슘 분말의 제조 및 적용에 관한 연구

김윤성,김준이,유중환,김형태,Kim, Yun-Sung,Kim, Juny,Yoo, Jung-Whan,Kim, Hyung-Tae 한국세라믹학회 2004 한국세라믹학회지 Vol.41 No.12

Calcium phosphate powders have been prepared by using $Ca(OH)_2\;and\;H_{3}PO_4$ solution under various conditions such as pH, calcination temperature, and reaction time. ${\beta}-TCP({\beta}-tricalcium phosphate)$and HAp(hydroxyapatite) were synthesized at pH=5.21 and pH > 7.62, respectively. From XRD results, $Ca(OH)_2\;and\;H_{3}PO_4$ solution reacted quickly to form HAp, which was structurally stable up to 16h. Calcination temperature having good crystallinity is revealed to be at $1200^{\circ}C$. SEM analysis showed that ${\beta}-TCP$ and HAp with needle type were synthesized at pH 5.21 and pH 7.62, respectively. However, at pH 9.16, tiny and homogeneous HAp having sphere was prepared and rearranged to show needle morphology. HAp synthesized at pH 9.16 was utilized as bonechina body and calcined. The sample was analyzed its crystallinity, water absorbtion, color, and shape to check physical properties. 수용액의 pH, 소성온도, 반응시간 등을 변화한 조건하에서 $Ca(OH)_2$와 $H_{3}PO_4$ 수용액을 이용하여 인산칼슘계 화합물을 제조하였다. 산성분위기(pH=5.21)에서는 ${\beta}-TCP({\beta}-tricalcium phosphate)$가, pH>7.62에서는 HAp(hydroxyapatite)가 주 결정상으로 관찰되었다. XRD 분석결과, $Ca(OH)_2$와 $H_{3}PO_4$는 빠르게 반응(5분이내)하여 HAp를 생성하였고, 반응 16시간까지 안정적으로 구조를 유지하였다. 우수한 결정성을 나타내는 소성온도는 $1200^{\circ}C$로 관찰되었다. 주사전자현미경(SEM)에 의한 미세구조 관찰 결과, pH가 5.21일 경우 침상 형태의 ${\beta}-TCP$ 입자가, pH 7.62에서는 침상 형태의 HAp가 합성되었다. 그러나 pH 9.16에서는 매우 작고 균일한 구형의 HAp 입자들이 생성되었고, 다시 작은 입자들이 침상으로 재배열된 형상을 관찰할 수 있었다. 합성된 HAp(pH 9.16)를 본차이나 소지에 일정량 혼합하여 본차이나 물성, 즉 결정성, 흡수율, 색도, 파단면의 형상을 측정${\cdot}$분석하였다.

판상형 무기소재인 Mica의 표면개질 및 차열페인트의 특성 평가

박정민 ( Jeong Min Park ),김희정 ( Hee Jung Kim ),유중환 ( Jung Whan Yoo ) 한국공업화학회 2016 공업화학 Vol.27 No.1

In this study, the mica used as a thermal-insulation material was modified with a silane coupling agent, octyltriethoxysilane (OTES), to improve its hydrophobicity. The modified mica was characterized using FT-IR spectrometer, water wettability test, and water contact angle measurement. The analysis exhibits that OTES for the modified mica sample was well bonded chemically and drastically enhanced the hydrophobicity. The reflectance observed as 73.9% (mica) and 86.4% (OTES/mica), respectively, for OTES/mica was improved about 12.5% before any modifications. Also the modified mica sample showed 7.2 ℃ decrease in the thermal-insulation performance of cool paints compared to that of using unmodified mica, indicating that the modification of mica with silane coupling agents could be effective in enhancing the thermal-insulation performance of the cool paint.

스마트 윈도우용 가교 열감응성 폴리(N-이소프로필아마이드) 겔 소재의 제조 및 특성 - 물/글리세롤 혼합용매 중의 글리세롤 함량의 영향 -

박재형,김일진,이동진,심재학,송민섭,이영희,유중환,김한도,Park, Jae-Hyong,Kim, Il-Jin,Lee, Dong-Jin,Sim, Jae-Hak,Song, Min-Seop,Lee, Young-Hee,Yoo, Jung-Whan,Kim, Han-Do 한국청정기술학회 2018 청정기술 Vol.24 No.2

온도 변화에 따라 상 전이를 나타내는 열 감응성 고분자는 외부 온도 감응으로 태양광 투과 조절이 가능하므로 스마트 윈도우용 소재로 적용 가능하다. 넒은 온도 범위에서 사용 가능한 스마트 윈도용 열감응성 고분자의 개발은 바람직하다. 고 성능스마트 윈도우용 소재를 얻기 위하여, 단량체 N-isopropylacrylamide, 가교제 N, N'-methylenebisacrylamide (MBAm), 산화개시제 ammonium persulfate (APS)/촉매 tetramethylene diamine 및 혼합용매(물/글리세롤)을 사용하여 3차원의 열감응성(thermoresponsive) poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAm) 겔을 제조하였다. 본 연구에서는 혼합용매 중의 글리세롤의 함량이 가교된 PNIPAm 겔 필름의 하한임계온도(low critical solution temperature, LCST), 어는점 및 태양광의 투광도에 미치는 영향을 조사하였다. 글리세롤 함량이 0 wt%에서 10 wt%로 증가하면 PNIPAm 겔 필름의 LCST/어는점은 각각 $34.3/6.3^{\circ}C$에서 $28.2/-6.5^{\circ}C$로 감소함을 알 수 있었다. LCST보다 낮은 $25^{\circ}C$에서는 본 연구에서 합성한 모든 PNIPAm 겔 필름은 투명(광 투과)하지만 LCST보다 높은 $45^{\circ}C$에서는 불투명하다는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 본 연구에서 합성한 PNIPAm 겔 소재는 $-6.5^{\circ}C$ 부근에서도 스마트 윈도우용 소재로 활용할 가능성이 높음을 알 수 있다. Thermo-responsive polymers that exhibit phase transition in response to temperature change can be used as materials for smart windows because they can control solar light transmission depending on the outside temperature. The development of thermo-responsive polymers for smart windows that can be used over a wide temperature range is desirable. To obtain high performance smart windows materials, three-dimensional thermo-responsive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAm) gels were prepared by free radical polymerization from monomer N-isopropylacrylamide, N, N'-methylenebis acrylamide (MBAm) as a crosslinking agent, ammonium persulfate (APS) as a strong oxidizing agent/tetramethylene diamine as a catalyst, and a mixture of two solvents (water/glycerol). This study examined the effect of glycerol content on the lower critical solution temperature (LCST), freezing temperature and the solar light transmittance of crosslinked PNIPAm gel films. The LCST and freezing temperature of PNIPAm gel films were found to be significantly decreased from 34.3 and $6.3^{\circ}C$ to 28.2 and $-6.5^{\circ}C$ with increasing glycerol content from 0 wt% to 10 wt%, respectively. It was found that the transparent PNIPAm gel films at $25^{\circ}C$ (temperature < LCST) were converted to translucent gels at higher temperature ($45^{\circ}C$) (temperature > LCST). These results suggested that the crosslinked PNIPAm gel materials prepared in this study could have high potential for application in smart glass materials.

텅스텐이 도핑된 바나듐 산화물의 합성 및 열전이 특성 연구

황경준 ( Kyung Jun Hwang ),조초원 ( Cho Won Jo ),유중환 ( Jung Whan Yoo ) 한국공업화학회 2013 공업화학 Vol.24 No.1

본 연구에서는 낮은 열전이 온도를 가지는 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐(W-VO2)을 제조하였다. 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐은 바나딜설페이트(VOSO4)와 중탄산암모늄((NH4) HCO3)을 전구체로 열분해 과정을 통해 제조하였다. 이에 대한 입자의 구조 및 열전이 특성을 FE-SEM, EDS, XRD, XPS, DSC 분석을 통해 조사하였다. 그 결과 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐 입자의 형상은 판상형태로 텅스텐이 이산화바나듐 결정에 잘 도핑 되어 있음을 확인 하였다. 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐의 결정 구조는 단사정으로 60 nm의 크기를 가지고 있었으며, 화학적인 조성 및 표면 상태는 이산화바나듐과 유사하였다. 또한, 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐의 상전이 온도는 38.5 ℃로 순수한 이산화바 나듐의 상전이 온도인 67.7 ℃에 비해 29.2 ℃ 낮게 나타났으며, 가역 상전이 안정성이 우수하였다. In this work, we have prepared tungsten doped vanadium oxide (W-VO2) particles with a low phase transition temperature. W-VO2 particles were synthesized via thermolysis method using vanadyl (IV) sulfate and ammonium bicarbonate as precursors. The structure and thermochromic property of synthesized W-VO2 particles were investigated by FE-SEM, EDS, XRD, XPS, and DSC analysis. The prepared W-VO2 showed a nearly platy morphology, which indicates that the tungsten was successfully doped in the crystal lattices of VO2. W-VO2 nanoparticles with the size of 60 nm exhibited a monoclinic crystal structure and its chemical composition and surface state were also likely to be close to that of VO2. In addition, the phase transition temperature of W-VO2 was 38.5 ℃, which was approximately 29.2 ℃ lower than that of pure VO2 (67.7 ℃), indicating that the prepared sample had a good reversible thermochromic stability.

FT - IR 및 XPS 를 이용한 1 , 2 - 이수산화벤젠의 부틸화반응 촉매특성연구

박상언,박용기,유중환,이철휘 한국공업화학회 1999 응용화학 Vol.3 No.1

tert-Butylation of DHB (1,2-dihydroxybenzene) is carried out over ZSM-5 with three different Na cation-exchange levels and SiO₂/A1₂O₃ ratios. When Na cation-exchange level or SiO₂/A1₂O₃ ratio of ZSM-5 increases, the conversion and DTBC (3,5-di-tert-butylcatechol) selectivity decreases and 3-TBC (3-tert-butylcatechol) selectivity grows. However, selectivity for 4-TBC(4-tert-butylcatechol) is not changed significantly. Variation of catalytic activity and product selectivity over ZSM-5 catalysts are compared and discussed in terms of the concentration and strength of acid site determined by FT-IR and XPS. From this result, stronger Bronsted acid site seems to be responsible for the tert-butylation of DHB.