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김재욱,차병관,지명진,권태필,박병천,경동현,진훈열,김승회,김종규,Kim, Jae-Uk,Cha, Byung-Kwan,Ji, Myoung-Jin,Kwon, Tae-Phil,Park, Byoung-Cheon,Kyoung, Dong-Hyoun,Jin, Hoon-Yeol,Kim, Seung-Hoi,Kim, Jong-Gyu 대한화학회 2010 대한화학회지 Vol.54 No.6
본 연구는 전이금속이 치환된 묽은 자성 반도체의 자기적 특성을 연구하였다. 울츠자이트(wurtzite) 구조를 가지는 화합물은 졸-겔(sol-gel)법을 이용하여 합성하였다. 열역학적 특성과 자기적 특성을 가진 $Zn_{1-x}Co_xO$은 단일상으로 나타났으며, 농도에 따라 다른 특성을 보여주었다. 묽은 자성 반도체의 특성을 조사하기 위해 X-ray diffraction (XRD), scanning electronic microscope (SEM) 및 vibrating sample magnetometer (VSM)을 사용하였다. 구조 분석을 통해 단일상이 확인된 시료에서는 모두 강자성 특성이 발견되었고, 전이금속 이온의 농도를 5%이상 치환이 되면 강자성이 감소하는 현상이 나타났다. This is the study of magnetic properties of transition metal doped diluted magnetic semiconductors(DMSs). The wurtzite structure samples were synthesized by the sol-gel method. The thermodynamic characteristics and magnetic properties of $Zn_{1-x}Co_xO$ single phase was investigated for different doping concentration (x = 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 15%). The property of diluted magnetic semiconductors has been comfirmed by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electronic Microscope (SEM) and Vibrating sample magnetometer (VSM). The magnetic properties of pure $Zn_{1-x}Co_xO$ is found to be dominated by the ferromagnetic interaction between doped transition metal ions, where by the ferromagnetic coupling strength is simply increased with the concentration(>5%) of the doped transition metal.
김재욱,지명진,차병관,김철현,장원철,김종규,Kim, Jae-Uk,Ji, Myoung-Jin,Cha, Byung-Kwan,Kim, Chul-Hyun,Jang, Won-Cheoul,Kim, Jong-Gyu 대한화학회 2010 대한화학회지 Vol.54 No.2
형광체나 반도체의 소자로 사용되는 전이금속화합물 중에서 나노(nano) 크기를 가지는 스피넬 화합물을 합성하였다. 스피넬 화합물의 크기, 합성여부, 열적분석과 화합물의 특성을 확인하기 위하여 열 중량 분석기(TGA), X-선 회절 분석기(XRD), 적외선 흡수 분광기(IR)를 사용하였다. Scherrer식을 이용하여 화합물의 평균 입자 크기가 13~16 nm임을 예측할 수 있었다. 본 논문에 사용된 실험방법은 졸-겔(sol-gel)법을 사용하였으며, 소성 온도는 낮은 온도에서 진행 되었다($350^{\circ}C$). Kinetic 함수인 활성화 에너지와 전환인자를 계산하기 위해서 Kissinger방법과 Arrhenius식을 이용하여 계산하였다. $ZnCo_2O_4$와 $NiCo_2O_4$의 활성화 에너지는 163.42 kJ/mol와 147.01 kJ/mol 값을 가지는 있음을 확인하였다. 그리고 spinel 화합물들의 열역학적 함수(${\Delta}G^{\varphi}$, ${\Delta}H^{\varphi}$, ${\Delta}S^{\varphi}$)를 결정하였다. The spinel compound was obtained by the thermal decomposition of Zn-Co and Zn-Ni gel prepared by sol-gel method using oxalic acid as a chelating agent. The formation of spinel compound has been comfirmed by thermogravimetric analysis (TGA), x-ray powder diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (IR). The particle size of 13 nm~16 nm was calculated by Scherrer's equation. The sol-gel method provides a practicable and effective route for the synthesis of the spinel compound at low temperature ($350^{\circ}C$). The kinetic parameters such as activation energy (Ea) and pre-exponential factor (A) for each compound were found by means of the Kissinger method and Arrhenius equation. The decomposition of spinel compound has an activation energy about 155 kJ/mol. Finally, the thermodynamic parameters (${\Delta}G^{\varphi}$, ${\Delta}H^{\varphi}$, ${\Delta}S^{\varphi}$) for decomposition of spinel compound was determined.
ZnO/SiO<sub>2</sub> 나노 입자의 화학적 합성과 광촉매 및 항균성 특성에 관한 연구
김재욱,육영삼,김종규,Kim, Jae-Uk,Yuk, Young-Sam,Kim, Jong-Gyu 대한화학회 2017 대한화학회지 Vol.61 No.4
In this paper, a $ZnO/SiO_2$ nano-composite was prepared by a simple chemical method at room temperature. For the synthesis of ZnO nanoparticles (NPs), a sonochemical method was used, and $SiO_2$ NPs were prepared by precipitation method. The formation of $ZnO/SiO_2$ NCs was characterized by X-ray diffractometer (XRD) and confirmed by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and Fourier transform infra-red spectroscopy(FT-IR). The photocatalytic properties of $ZnO/SiO_2$ NCs formed at different concentrations of $SiO_2$ were evaluated by rhodamine-B dye. It was confirmed that increasing $SiO_2$ concentration resulted in an increase in the photocatalytic property. In addition, the antibacterial activity of $ZnO/SiO_2$ NCs was conducted against Escherichia coli (E. coli) and Staphylococcus aureus (S. aureus). As a result, the antibacterial activities of E.coli and S. aureus were increased in the presence of thick SiO NPs layer. 본 논문은 $ZnO/SiO_2$를 나노 복합체(nano-compositions : NCs) 크기로 상온에서 화학적 방법으로 합성하였다. ZnO는 초음파 합성법으로 제조를 하였으며, $SiO_2$는 침전 방법을 이용하여 제조 하였다. $ZnO/SiO_2$의 구조적인 특성을 파악하기 위해 X-선회절 분석기(XRD), 주사전자현미경(FE-SEM), 푸리에 변환 적외선 스펙트럼(FT-IR)를 이용하여 $ZnO/SiO_2$가 형성되는 것을 확인 할 수 있었다. 광촉매적 특성을 판단하기 위해 $SiO_2$의 농도별로 제조된 $ZnO/SiO_2$를 Rhodamine-B 시약을 이용하여 광촉매 특성을 평가하였다. 그 결과 $SiO_2$의 농도가 증가할수록 광촉매 특성이 증가하는 것을 확인하였다. 그리고 $ZnO/SiO_2$를 가지고 항균성 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 균(cell)은 대장균(E. coli)과 황색포도상구균(S. aureus)이다. 표면의 $SiO_2$층에 따른 항균 성실험을 진행한 결과 $SiO_2$ 층이 증가 할수록 항균 효과가 증가하는 것을 확인 할 수 있다.