栽培方法에 따른 해들米의 生理活性物質 比較 硏究 : 드문 모심기 방법과 미네랄 물탱크의 활용

조완근 성결대학교 일반대학원 2024 국내박사

쌀(Oryza sativa)은 탄수화물의 주요 공급원으로 우리 인체에 에너지 를 제공하고 피로를 완화하며 체력을 유지하는 데 도움을 주고, 다양한 영양소를 함유하여 균형 잡힌 식단 일부로 활용되고 있다. 최근 일부 간 소화되고 불규칙한 식생활 양상으로 영양섭취가 바람직하지 못한 환경에 놓이면서 각종 성인병으로 인한 질환이 증가하기도 하지만, 건강에 관한 관심이 높아지면서 건강 기능성 식품에 대한 소비자의 요구도 변화하고 있다. 일상적으로 섭취하는 쌀에서 영양공급과 질병의 예방과 치료를 기 대하면서 생리활성물질의 기능을 밝히고자 하는 연구도 활발히 진행되고 있다. 또한, 쌀의 다양한 생리활성물질의 개발은 식량자원과 쌀 소비 촉진 목적 이외에도 국내산 쌀이 경쟁력을 갖기 위해서도 필요하다. 본 연구는 이천지역에서 일반적으로 재배한 해들米와 드문 모심기 방 법과 생리활성물질 함유 미네랄 물탱크를 활용한 기능성 해들米를 비교 분석하였다. 생리활성물질은 재배 시 벼의 뿌리와 잎을 통하여 흡수되도 록 하였으며 황 함유 아미노산, 규소, 가바, 플라보노이드, 총 폴리페놀 등 의 생리활성물질을 추출하는 연구를 수행하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1. 재배방법에 따른 기능성 해들米는 일반 해들米 보다 황 함유 아미 노산의 함량은 미미한 차이를 나타내었으며 유의미한 차이가 없 었다. 2. 재배방법에 따른 기능성 해들米는 일반 해들米 보다 규소 함량이 유의적으로 높게 나타났다. 일반 해들米에서는 14.8 mg/g, 기능성 해들米의 규소 성분은 26.8 mg/g로 기능성 해들米의 규소 성분이 81% 증가한 것을 확인하였다. 3. 재배방법에 따른 기능성 해들米는 일반 해들米 보다 가바 함량이 유의적으로 높게 나타났다. 일반 해들米는 8.563 mg/kg로 나타났으며 기능성 해들米의 가바 성분은 20.945 mg/kg 높게 나타났으며, 기능성 해들米 가바 성분이 144.5% 증가한 것을 확인할 수 있었다. 4. 재배방법에 따른 기능성 해들米는 일반 해들米 보다 플라보노이드 함량이 유의적으로 높게 나타났다. 일반 해들米는 91.41 mg QE/100g로 나타났으며 기능성 해들米의 가바 성분은 228.72 mg QE/100g 높게 나타났으며, 기능성 해들米의 플라보노이드 성분이 150.2% 증가한 것을 확인할 수 있었다. 5. 재배방법에 따른 기능성 해들米는 일반 해들米 보다 총 폴리페놀 함량이 유의적으로 높게 나타났다. 일반 해들米의 폴리페놀 함량은 76.84 mg GAE/100g, 기능성 해들米의 폴리페놀 함량은 144.97 mg GAE/100g였다. 기능성 해들米의 총 폴리페놀이 88.7% 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과, LDT와 MWT의 재배방법에 따른 기능성 해들米는 생리 활성물질을 높이는 효과가 나타난 것으로 생각된다. 황을 함유한 아미노 산은 미비한 차이를 나타내었지만, 규소, 가바, 플라보노이드, 총 폴리페놀 의 함량이 높아 개발 가능함을 확인하였다. LDT와 MWT는 고도의 기술 이나 특수한 농법이 아닌 모든 농민이 적용 가능한 것으로 농업인의 소득 증대와 국민의 건강증진 및 예방뿐만 아니라 다양한 제품의 상용화를 위 한 기초자료로 활용할 수 있음을 확인하였다. 주제어 쌀, 이천 쌀, 기능성 쌀, 특수미, 식이 유황, 규소, 가바, 플라보노이드, 총 폴리페놀, 아미노산.

리눅스 환경에서의 Solid-State Disk를 위한 개선된 Readahead 알고리즘

조완근 포항공과대학교 2009 국내석사

비타민과 미네랄의 급여가 수정란 이식효율에 미치는 영향

조완근 한경대학교 생물환경ㆍ정보통신전문대학원 2007 국내석사

With the aim of increasing the efficiency of production and transfer of Korean native cow(Hanwoo)'s in vivo embryos, the following were studied: efficiency of embryo production at three Hanwoo groups (A, B and B+), the improvement of care and feeding using vitamins and minerals and the impact on the production efficiency of embryos, and changes in pregnancy rates resulting from transferring the embryos. 1. The average number of embryos collected per cow was affected by vitamin and mineral intake: 9±1.4 with feeding in group A, 4.5±4.9 and 4.0±4.2 before and after feeding in group B. Additionally, the number of transferable embryos was 6.5 ± 2.1 in group A, 3 ± 2.8 and 2.0±2.12 before and after feeding in group B. 2. In group A, among the 53 transferable embryos, 9 embryos were in the morula stage, 11 were in the compact morula stage, 10 were in the early blastocyst stage, and 23 were in the expanded blastocyst stage. In group B, prior to vitamin and mineral intake, there were 0, 7, 6, 14 embryos in each stage out of a total 27 embryos. With the feeding in group B, 0, 14, 6, and 33 embryos appeared in each stage out of a total 53 embryos. 3. The following features show the influence of feeding vitamins and minerals on the conception rate of cows after transferring in vivo embryos. In group A, 64.25% of embryos from cows that were fed vitamins and minerals (34 out of 53) were pregnant, and in group B, 29.63% (8 out of 27) and 30.19% (16 out of 53) were pregnant without and with vitamins and minerals, respectively. 4. The study shows how the stage of development of embryos affects the pregnancy rate. After the embryos were transferred, 60% (12 out of 20) of the morula stage embryos and 66.7% (22 out of 33) of blastocyst stage embryos were each pregnant in group A. However, the figures reported by group B were lower than those reported by group A. Before vitamin and mineral feeding the morula and blastocyst stage embryos were at 14.29% (1 out of 7) and 35% (7 out of 20), respectively, and after feeding the figures were 21.43% (3 out of 14) and 33.33% (13 out of 39). According to the study, feeding vitamin and minerals seems to be necessary in order to increase the efficiency of production and transfer of Hanwoo's embryos. Cows raised in group A with good care and feeding systems produced embryo of good quality and showed a high conception rate. In group B, cows fed vitamin and minerals and raised with better care produced more transferable embryos than were produced before the change. It is considered that further studies should be conducted on how the nutritive condition of cows affects embryo transfer efficiency.

韓半島 效率的 軍備統制 方案

조완근 水原大學校 大學院 2001 국내석사

In the new millennium, our nation's key policy should be to achieve peaceful unification. Since, our people had suffered war together and until now maintained mutual hostile relations, we have a duty to get rid of threats to the peace and to establish peace, and at the same time make Korea prosper. After the dissolution of the Soviet Union, the current international security order has changed into the United States being the sole military superpower exercising enormous influence in all aspects of international affairs, with the E.U, Russia, China, Japan, etc formulating there own sphere of influence. The current International order can be defined as an unipolar-multipolar system. States are pursuing their national security strategies with consideration to these factors. The North-south Summit(June. 13th-15th, 2000) is considered as a historical turning point to bury the past and to establish the fundamentals for a peaceful unification. But, ideological differences and economic disparities, as well as, different national identities deepened by separation will make the road to a peaceful unification very long and difficult. I believe there will be no immediate structural change in the military and the security field, in the short term. In the light of these circumstances, it is frustrating to see, in some areas of society, sudden expectations and premature evaluation of the situation, controversies about the existing municipal law order, and the spread of Anti-Americanism without consideration to past Morth Korean actions and their current capabilities. The international environment has changed from a bipolar, Cold War, confrontation structure to a Post Cold War multipolar strjcture. The world is more focused on enhancing peace and security for humanity, and on establishing positive security relationships between states. In 1992, as part of unification policy and part of a functional approach to consider political issues upon the basis of mutual cooperation and trust , North and South Korea had signed a Basic Agreement and a protocol on non-aggression, and have agreed on the agendas for the Common Military Commission to discuss. But due to the unfaithful attitude of North Korea, the issue of arms control is in a stalemate condition. This issue needs to be solved to reduce the current tension in the Korean Peninsula. South Korean policy is based on the functional approach, which is a theory on gradual and progressive integration, with the emphasis on mutual cooperation and trust. The South Korean policy also considers political issues. South Korean government is initiating a "First, confidence-building measures then arms reduction." policy based on the European model. In contrast to this, the North Korean unification policy is strictly based on the logic of confederation. They argue that political issues has priority over all other issue, and pursue a package deal with "First, arms reduction then confidence building." approach. Even though the economic situation is difficult, North Korea is increasing its military spending, and is suspected of developing nuclear arsenals. These facts are major obstacles for security in the Korean Peninsula and Northeast Asia. In the 1994 Geneva U.S.-North Korea Accords, North Korea agreed to resume NPT membership and agreed for the IAEA to inspect nuclear facilities. The "light-water reactor" issue is currently being implemented, but North Korea is not implementing the provisions of the Joint Declaration of a Nuclear Free Zone. The issue of arms control needs to be solved in the Korean peninsula, as a necessary corollary to the survival of the Korean people and a prerequisite to unification. This issue needs to be solved by the joint efforts of the two Koreas. Therefore the negotiations on arms control must take place, and through arms control we must increase stability in the Korean peninsula by removing the weapons of war. Then the Korean people will be the beneficiaries. To achieve this, both nations need to establish unambiguous goals, with maintaining the South Korean "First, confidence-building then arms reduction." principle, and with a flexible attitude that arms control˙could be negotiated within the scope of the Basic Agreement. The negotiations with the North, must be based on the relevant fields of the Basic Agreement and the North-South Summit should provide a turning point to change the current stalemate condition. During the negotiation process, we must develop a counter-logic to the North Korean claim for the withdrawal of U.S. Forces in the Korean Peninusula. After the counter-logic is develped we must consider the concessions. And the issue of arms control is not a sole matter of the two Koreas. Realistically, 4 party talks and Multinational negotiations should be utilized to overcome the self-centric view and bias of the two Koreas. The issue of arms control regarding the military fields where we have a asymmetrical advantage, must be approached to our advantage with our economic power as leverage. The reason why we did not have any poistive outcomes during the arms control negotiations is not because we lacked principles and negotaition strategies, but because North Korea did not want a serious arms control negotiations. They also utilized these arms control negotiations for political reasons. But, the current international system has changed into a reconciliation and cooperation security system and arms control is a key factor for to minimize tension in the Korean Peniusula. Therefore we need to prepare in advance the strategies for negotiations, and must realize that mutual confidence-building efforts are vital. Fair and realizable recommendations for the negotiations needs to be developed as well. Also, when discussing issues regarding arms control the following must be considered; First, we need implement the agreed measures and need to cooperate in formulating new measures to implement the Basic Agreement and the Protocol on non-aggression. Second, arms control on the Korean peninsula must be conducted by the initiative of the two Koreas through direct dialogue and bilateral negotiations. 4 party talks and negotiations through Multinational organizations must be utilized to receive opinions of interested states. Thrid, arms control in the Korean Peninsula must be conducted gradually and the negotiations must be dealt with flexibility. Fourth, the focus of arms control in the Korean Peninsula must be on the non-proliferation of weapons of mass destruction and the total control of these weapons. The arms control policy of the two Koreas must be conducted beginning with the short-term issues the two parties consented to in the Basic Agreement, and new agendas that are realistically in the interest of the two Koreas. The Republic of Korea Military must review the changing security envrionment and must find a role in the arms control policy simultaneously and in a parallel manner with the government. The military must be involved in every detail of the policy.

Photocatalytic Z-scheme water splitting for hydrogen generation using plasmonic Ag nanoparticles on NiTiO3 (1D)/g-C3N4 (2D) heterostructures : 플라즈몬 Ag 나노 입자 담지 NiTiO3 (1D) / g-C3N4 (2D) 헤테로 구조를 활용한 광촉매 Z-scheme 메커니즘 설계 및 물 분해 수소

김승래 경북대학교 대학원 2019 국내석사

A visible light-activated photocatalyst g-C3N4 is widely used as a highly efficient photocatalyst for the photocatalytic hydrogen generation due to its stability, strong oxidizing power and proper band-gap position. However, when the photocatalyst is used alone, photocatalytic efficiency is low due to high electron-hole recombination rate. In this study, the recombination rate of g-C3N4 was reduced by deposition of plasmonic silver (Ag) nanoparticles on g-C3N4, and the optimum ratio of plasmon effect and electron capture effect of silver (Ag) nanoparticles was studied with DRS spectra and PL spectra. In addition, the optimal ratio of perovskite NiTiO3 nanorod was studied either. So that the NAC-5 Z-scheme mechanism was completed to maximize the efficiency of hydrogen generation. The photocatalytic activity of NAC-5 was evaluated by XRD, FT-IR, PL, SEM, TEM, BET, and ESR. In addition, the bandgap position of the catalyst was calculated through analysis of DRS and XPS VB spectra, and the Z-scheme reaction mechanism of NAC-5 was confirmed by combining PL, active species experiment and ESR analysis. The AgCNS-4 nanomaterials with optimized 4% silver nanoparticles showed superior hydrogen generation rates under simulated sunlight. Subsequently, perovskite NTR was heterogeneously bonded to AgCNS-4 to complete NAC-5 Z- scheme mechanism to achieve higher efficiency than AgCNS-4. 가시광 활성 광촉매인 g-C3N4는 안정성과 강한 산화력을 통해 오염물질 제어 및 적절한 밴드갭의 위치로 인한 물 분해 수소생성에 매우 효율적인 광촉매로 널리 쓰이고 있다. 하지만, 높은 전자-정공의 재결합률로 인해 단독적으로 활용되는 경우 그 광촉매 효율이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 g-C3N4에 플라즈몬 은(Ag) 나노입자의 담지를 통해 g-C3N4의 재결합률을 낮춤과 동시에 은(Ag) 나노입자의 플라즈몬 효과의 최적비율을 찾아내고, 페로브스카이트 NiTiO3 나노막대의 최적의 합성비를 찾아 NAC-5 Z-scheme 메커니즘을 완성함으로써 수소발생의 효율을 극대화시켰다. 또한, 합성 된 NAC-5의 특성을 XRD, FT-IR, PL, SEM, TEM, BET, ESR 등으로 평가하였으며, TEOA를 이용한 수소생성실험을 통해 광촉매의 활성도를 조사하였다. 이에 더하여, DRS, XPS VB의 분석을 통해 해당 촉매의 밴드-갭 위치를 계산하였으며, 이를 PL, Active species 실험 그리고 ESR 분석을 결합하여 NAC-5의 Z-scheme 반응 메커니즘을 확인하였다. 최적화된 4%의 은 나노입자가 포함된 AgCNS-4 나노물질은 태양 시뮬레이터에서모의된 햇빛 조사 하에 CNS보다 월등한 수소생성율을 보였고, 이에 페로브스카이트 NTR가 이종접합되어 최종 NAC-5 Z-scheme을 완성하여 AgCNS-4보다 더 높은 효율을 나타내었다.

A new Z-scheme CdSe-Ag-Ag3PO4 nanocomposite with enhanced photocatalytic activity and stability for degradation of phenol and Rhodamine B under visible light irradiation : Z-scheme 메커니즘을 활용한 CdSe-Ag-Ag3PO4나노물질의 설계 및 합성과 이를 활용한 페놀 및 로다민B 제

김영경 경북대학교 대학원 2018 국내석사

가시광촉매인 Ag3PO4는 좁은 밴드-갭과 강한 산화력을 가지고 있어 오염물질 제어에 매우 효율적인 광촉매로 널리 알려져 있다. 그러나 광부식(photocorrosion)현상으로 인해 화학적 안정성이 낮다는 단점이 있다. 본 연구에서는 CdSe를 Ag3PO4와 합성하여 CdSe-Ag-Ag3PO4 (AgCA)를 제조하여 광부식 현상을 줄이고 물질의 안정성을 높였다. AgCA 제조과정에서 사용되는 전구물질인 AgNO3와 NaH2PO4∙2H2O의 비를 조절하여 적절한 합성비를 찾고, CdSe 함량을 조절하여 AgCA합성물질을 최적화 하였다. 합성된 AgCA나노물질의 특성을 XPS, XRD, FE-SEM, UV-visible 등으로 평가하고 페놀 및 로다민 B 제어실험을 통해 AgCA의 뛰어난 광촉매 활성과 안정성을 조사하였다. 이에 더하여, UV-vis 과 XPS VB분석을 통해 촉매의 밴드-갭 위치를 계산하고, 이를 PL 및 scavenger실험 결과와 결합하여 AgCA의 Z-scheme 반응 메커니즘을 증명하였다. 최적화된 10%의 CdSe가 포함된 AgCA 1.5:1 나노물질은 가시광 조사 조건에서 Ag3PO4 단일 물질보다 뛰어난 페놀 및 로다민B 제어 효율을 보였고 안정성실험에서도 실험이 5회 반복되는 동안 결정성을 유지하면서 효율이 일정하게 유지되었다. 이를 통해 CdSe 가 합성되면서 Ag3PO4의 광부식 현상을 억제함을 알 수 있었다. 또한, AgCA에 적절한 양의 Ag0 가 생성될 경우 mediator의 역할을 하게 되어 더욱 증진된 제어 효율을 나타내었다.

Oxygen vacancy induced photocatalysts for photocatalytic removal of indoor harmful compounds under daylight irradiation : 산소 결손 구조를 유도한 광촉매 나노 화합물의 광촉매 성능 평가 및 이형접합을 통한 광촉매의 가시광 흡수 효율 향상

최종욱 경북대학교 대학원 2020 국내석사

TiO2와 BiOCl은 우수한 광학 반응성과 저렴한 제조비용으로 인해 광촉매 연구 분야에서는 두루 사용되는 물질이다. 하지만 가전자대와 전도대의 에너지 준위 차가 커서 자외선 환경에서만 광학 반응을 일으킨다는 명확한 단점이 존재한다. 본 연구에서는 나노 섬유 구조의TiO2와 BiOCl의 표면에 산소 결손을 유도하여 가시광 영역에서의 광 흡수 효율을 증가시키고 그에 따른 광촉매 효율의 증가를 야기하였다. g-C3N4 는 가시광에서도 활성화 하는 유기성 광촉매이며 단일 물질로 사용하여도 광촉매 성능이 준수한 편이지만 다수의 전자-정공 재결합으로 인해 안정적인 광촉매 매커니즘의 구성이 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 표면 산소 결손이 유발된 나노 섬유 구조의 TiO2와 BiOCl을 g-C3N4와 합성하여 Type II Heterojunction 및 Z-scheme 기작을 유도함으로써 상호보완적인 전자 이동 매커니즘을 완성하였다. 합성된 촉매는 방향족 실내 공기 오염 물질인 o-xylene 과 ethylbenzene을 제어하는 실험을 통해 광촉매의 성능을 평가하였으며 반영구적 사용을 위해 5회 반복 실험 후 성분 및 전도도 검사를 통해 물질의 안정성을 검증하였다. SEM, XRD, PL, BET, 그리고 XPS 등의 장비를 통해 합성된 물질의 정량 및 정성적인 분석까지 완료하여 신뢰할 수 있는 광촉매 제조 기작을 완성하였다.

Three-dimensional(3D) g-C3N4 based materials for Z-scheme photocatalytic degradation of indoor air pollutants : 3차원 구조의 흑연 질화탄소 기반 물질의 Z-scheme 매커니즘 설계와 실내 공기 오염물질의 광촉매 제어로서의 활용

배미향 경북대학교 대학원 2020 국내석사

광촉매 중 하나인 흑연 질화탄소(g-C3N4)는 값이 싸고 화학적 안정성을 가지고 있어 오염물질을 제어하는데 있어 이산화티타늄(TiO2)과 함께 널리 사용되는 물질이다. 하지만 광촉매 효율에 있어 핵심적 요소인 전자 정공 쌍의 재결합율이 크다는 단점이 있어, 이를 낮추는 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 본 연구는 Z scheme 반응을 이용한 g-C3N4 이형 접합 물질을 설계하여 g-C3N4의 단점을 보완하고 광촉매 효율을 극대화하고자 한다. 또한 g-C3N4 이형 접합 물질을 시중에 판매되고 있는 3 차원 형태의 멜라민 스펀지와 결합시켜 제어하고자 하는 대기상 오염물질과 광촉매와의 접촉면적을 획기적으로 증가시키고자 한다. 이로써 설계한 광촉매가 대기상 오염물질 제어를 위한 최상의 효율을 가지도록 하였다 . 또한 g-C3N4 이형 접합 물질 개발 시 높은 효율을 나타내는 함량 비를 찾기 위하여 V2O5의 전구물질과 제조된 WO3의 함량을 조절하였다. 합성된 촉매는 실내 공기 오염물질 노나날(Nonanal), n-뷰탄올(n-butanol), 자일렌(o-xylene)을 제어하는 실험을 통하여 그 효율을 평가하였다. 또한 위 실험을 통하여 촉매의 재사용가능성을 4-5 회 진행하였으며, 효율이 5% 이내로 감소폭이 매우 작음을 확인하여 촉매의 안정성을 증명하였다. 이는 XRD 분석을 통하여서도 증명되었다. 촉매의 특성은 SEM, TEM, XRD, UV-vis, PL 등으로 확인하였으며, 이를 통해 설계한 촉매의 결합도와 결합형태 등을 확인하였다. 그리고 PL, XPS, Tauc plot, OH radical population 실험을 수행함으로 촉매의 밴드-갭 위치와 Z-scheme 메커니즘을 규명하였다. 광촉매 중 하나인 흑연 질화탄소(g-C3N4)는 값이 싸고 화학적 안정성을 가지고 있어 오염물질을 제어하는데 있어 이산화티타늄(TiO2)과 함께 널리 사용되는 물질이다. 하지만 광촉매 효율에 있어 핵심적 요소인 전자 정공 쌍의 재결합율이 크다는 단점이 있어, 이를 낮추는 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 본 연구는 Z scheme 반응을 이용한 g-C3N4 이형 접합 물질을 설계하여 g-C3N4의 단점을 보완하고 광촉매 효율을 극대화하고자 한다. 또한 g-C3N4 이형 접합 물질을 시중에 판매되고 있는 3 차원 형태의 멜라민 스펀지와 결합시켜 제어하고자 하는 대기상 오염물질과 광촉매와의 접촉면적을 획기적으로 증가시키고자 한다. 이로써 설계한 광촉매가 대기상 오염물질 제어를 위한 최상의 효율을 가지도록 하였다 . 또한 g-C3N4 이형 접합 물질 개발 시 높은 효율을 나타내는 함량 비를 찾기 위하여 V2O5의 전구물질과 제조된 WO3의 함량을 조절하였다. 합성된 촉매는 실내 공기 오염물질 노나날(Nonanal), n-뷰탄올(n-butanol), 자일렌(o-xylene)을 제어하는 실험을 통하여 그 효율을 평가하였다. 또한 위 실험을 통하여 촉매의 재사용가능성을 4-5 회 진행하였으며, 효율이 5% 이내로 감소폭이 매우 작음을 확인하여 촉매의 안정성을 증명하였다. 이는 XRD 분석을 통하여서도 증명되었다. 촉매의 특성은 SEM, TEM, XRD, UV-vis, PL 등으로 확인하였으며, 이를 통해 설계한 촉매의 결합도와 결합형태 등을 확인하였다. 그리고 PL, XPS, Tauc plot, OH radical population 실험을 수행함으로 촉매의 밴드-갭 위치와 Z-scheme 메커니즘을 규명하였다.

Design and fabrication of efficient semiconductor-based catalysts with enhanced photocatalytic properties for energy and environmental applications : 에너지 및 환경 적용을 위한 효율적인 반도체기반 광촉매 설계 및 제작

김동진 경북대학교 대학원 2020 국내박사

본 연구에서는 주로 물과 가스에서 발생된 오염 물질의 분해, 수소 생산, 이산화탄소 환원을 광촉매 시스템에 적용하여 이에 적절한 반도체 재료를 이용하고 효과적인 설계 및 제작에 대해 연구하였다. 본 논문은 다음과 같이 요약하였다. 저가 금속(Zn)을 사용하여 제작한 g-C3N4 NSs/SrZnTiO3 복합광촉매를 사용하여 독성 염료 오염물질을 처리하였다. 합성된 g-C3N4 NSs/SrZnTiO3 복합광촉매의 물리 화학적 특성은 XRD, SEM, TEM, FT-IR 및 UV-vis DRS와 같은 다양한 기술로 분석하였다. g-C3N4 NSs/SrZnTiO3가 자외선 및 가시광선에서 산업용 염료 오염물질(Rhodamine B and indigo carmine)을 제거하는 데 우수한 성능을 보였다. 자외선에서 활성을 띄는 SrZnTiO3와 가시광선에서 활성을 띄는 g-C3N4 NSs, 이들은 각 광원에 따른 전하 이동 과정을 설명하기 위해 두 개의 광원을 사용하였다. 흥미롭게도 이 실험 결과는 하이브리드 광촉매가 Z-scheme 메커니즘으로 자외선에서 반응하고, 전하 전달 시스템으로 가시 광선에서 반응하는 것으로 보여진다. 따라서 제작된 g-C3N4 NSs/SrZnTiO3 복합광촉매는 우수한 광촉매로서 염료로 오염된 폐수 처리분야에서 효과적으로 적용 가능하다. 대기 중의 VOCs 분해를 위해 MP g-C3N4/BiOClBr 복합광촉매를 제조하여 연구하였다. 이 복합광촉매는XRD, XPS, FT-IR, TGA, TEM, UV-vis DRS 및 ESR 등 다양한 분석 기기를 사용하였다. 흥미롭게도 Oxygen vacancy는 대기 분위기에서 BiOClBr과 g-C3N4의 간단한 열 처리 이후 나타났다. MP g-C3N4/BiOClBr 하이브리드는 가시광선에서 VOCs 분해에 높은 광촉매 활성을 보였으며, 단일 MP g-C3N4 와 BiOClBr 보다 우수한 제거 성능을 보였다. 또한, 최적화된 복합광촉매는 실험을 통해 안정성있고 재사용 가능한 촉매임을 증명하였다. 이는 oxygen vacancy와 Z-scheme 메커니즘으로 인한 전하 전달 향상으로 본 연구에서 사용된 복합광촉매의 성능이 향상하였다. 태양 연료 생산에 효과적인 광 환원을 위해 단일 원자 백금(Single-atom platinum(SAPt))과 TiO2 hollow spheres 로 구성된 광촉매를 제작하여 연구하였다. 태양광이 조사된 SAPt/TiO2 HSs 복합광촉매는 물 분해으로 생성된 수소뿐만 아니라 CO2 환원으로 일산화탄소를 생성하여 우수한 광촉매 성능을 보였다. 최적화된 SAPt/TiO2 HSs 촉매는 높은 수소 생성 효율을 보였고, 일산화탄소 생산은 TiO2 HSs 보다 높은 효율의 결과가 나타났다. 또한, 연속적인 광 환원 실험으로 제작된 촉매가 높은 안정성을 가지고 있음을 증명하였다. 결론적으로 이 연구의 결과는 SAPt/TiO2 HSs 복합광촉매가 CO2 환원을 통해 환경 친화적인 태양 연료 생산에 탁월한 광촉매로 사용될 수 있음을 기대한다.

Interfacial engineering of bismuth tungstate-based hybrid catalysts for photocatalytic purification of indoor volatile organic compounds : 실내 공기 중 휘발성 유기 화합물을 정화하기 위한 텡스텐 산 비스무트 촉매를 기반 하이브리드 광촉매 공학

김미경 경북대학교 대학원 2021 국내박사

환경 개선 및 태양 에너지 변화을 위한 다중 복합 광촉매가 광범위한 관심을 일으킨다. 비용이 들지 않는 광촉매의 합리적인 사용은 중요한 부분이다. 비스무트 기반 반도체 광촉매는 환경개선에 있어 많은 산화 방식으로 연구되어왔다. 환경 보호 응용 분야에서 비스무트 기반 반도체는 독소, NO와 같은 가스 오염물질 산화, CO2 감소하여 폐수에 유기 화합물을 용해시키는 데 사용된다. 가시광선을 사용하고 태양 에너지를 효과적으로 반응하는 비스무트 혼합 광촉매를 만들기 위해 노력하고 있다. 본 논문에서는 가시광선에서 반응하는 광촉매를 다양한 요소와 합성하여 대기오염물질에 대한 광촉매 산화 효율 능력을 연구하였다. Bi2WO6 광촉매 나노 물질의 이차원 광촉매 나노물질을 수열합성법과 물리적합성법을 사용하여 합성하였다. g-C3N4, Bi3O4Br, Bi2Fe4O9 반도체 와 NCQDs, RGO, Ag를 사용하여 가시광선 광촉매 효율을 향상시키기 위해 Bi2WO6와 합성하였다.이어서 합성 된 다중 복합 광촉매의 전자적 특성을 XRD, FE-SEM, TEM, BET, UV-vis, PL, XPS, ESR 등과 같은 물리 화학적으로 분석하였다. 성공적으로 특성화 된 다중 복합 광촉매 나노 물질의 광촉매 활성을 VOC의 광촉매 산화효율에 대해 조사하고 순수 광촉매와 비교하였다. 첫째, 다중 복학 광촉매의 구성 요소 배열이 서로 다른 전하 전달 경로로 인해 광촉매 특성에 영향을 미칠 수 있는 지 여부를 조사하기 위해 NCQDs, g-C3N4, Bi2WO6가 합성하여 NCQDs/g-C3N4/Bi2WO6를 개발하였고 가시광 조사하에서 xylene과 n-Undecane의 광촉매 분해능을 조사하였다. NCQDs의 이중적 특성으로 인해 전하 매개체와 상향변환 광 발광 능력으로 광촉매 능력이 기존 촉매보다 컸다. 또한 뛰어난 광 화학적 안정성을 나타내고 XPS, OH 라디칼, PL 등 분석을 통해 Z-scheme 메커니즘을 증명하였다. 둘째, 이차원 소재를 사용한 다중 복합 광촉매의 구성요소 배열이 서로 다른 전하 전달 경로로 인해 광촉매 특성에 어떤 영향을 미칠 수 있는 지 여부를 조사하기 위해 RGO, Bi3O4Br, Bi2WO6로 2가지 타입으로 배열하여 가시광선 조사하에 VOC 제어를 연구해 보았습니다. 가시광선 조사하에 decanal 제거를 위한 RGO/Bi3O4Br/Bi2WO6-0.6 광촉매가 가장 높은 제거 효율을 보였고 RGO의 적절한 함량은 1%로 선정하게 되었다. 또한 뛰어난 광 화학적 안정성을 나타내고 XPS, OH 라디칼, PL 등 분석을 통해 Z-scheme 메커니즘을 증명하였다. 무차원과 일차원 소재에 비해 이차원은 넓은 비표면적과 우수한 전자 전도도를 통해서 전하 이동 및 분리가 용이하므로 우수한 기능을 하는 능력을 가지고 있다. 특히 서로 다른 이차원을 겹겹히 한다면 큰 접촉 면적과 큰 전하 전달 속도로 인해 광촉매에서 효율적인 성능을 나타났다. 셋째, 금속이온이 광촉매 효율에 어떤 시너지 효과를 가져오는지 여부를 조사하였다. Bi2Fe4O9와 Bi2WO6광촉매를 one step으로 수열합성하였고 Ag 전구물질을 첨가하여 Photodeposition 한 후 만들어진 Ag/Bi2Fe4O9/Bi2WO6를 가시광선 조명하에 β-pinene 과 xylene 제어 효율를 확인하였다. 제거효율은 각각 91.6%, 56.2%로 우수한 효율을 보여주었다. 무기 CO와 기타 기체 유기화합물은 광촉매 분해 과정에서 검출되었고 가시 광선 조사하에 Ag/Bi2Fe4O9/Bi2WO6나노 복합체의 광촉매 효율을 상승적으로 개선 할 수 있는 메커니즘을 증명하였다. 금속 Ag는 산화 환원의 매개체 역할로 우수한 기능을 하였고, 이는 광 생성 전하 캐리어의 효율성을 크게 향상시켰습니다. 비스무트 텅스텐 산 기반 복합 나노 물질의 메커니즘을 통해 실내 공기질을 개선하는 다양한 방안이 제시 된다면 향후 다른 시너지 효과가 기대 될 것으로 본다.