SiO₂/MgCl₂ 이원 담체에 담지된 (n-BuCp)₂ZrCl₂ 합성과 에틸렌-1-헥센 공중합

안채리시카리니요 ( Ann Charise Carino ),박상준 ( Sang Jun Park ),고영수 ( Young Soo Ko ) 한국공업화학회 2018 공업화학 Vol.29 No.4

본 연구에서는 (n-BuCp)₂ZrCl₂를 SiO₂/MgCl₂ 이원 지지체에 담지시켰다. 촉매를 담지하기 전, SiO₂/MgCl₂ 이원 지지체를 3종의 알킬알루미늄 화합물, 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄 또는 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드로 표면 처리 하였다. 합성된 표면 처리된 SiO₂/MgCl₂에 담지된 메탈로센 촉매로 에틸렌 및 1-헥센의 공중합을 하였다. 촉매 특성 및 성능을 BET, XPS 분석, ICP-AES 분석 및 FE-SEM을 통해 비교 분석하였다. 생성된 공중합체를 DSC 분석, GPC 분석, 13C-NMR 분석 및 FE-SEM을 통해 비교 분석하였다. 합성된 SiO₂/MgCl₂ 담지된 메탈로센 촉매의 분석은 이들 촉매의 Zr 함량이 SiO₂에 담지된 촉매에 비해 상대적으로 낮다는 것을 보여 주었다. 이것은 재결정된 MgCl₂ 및 알킬알루미늄의 존재로 인한 SiO₂의 표면적 감소에 기인할 수 있다. 또한, SiO₂/MgCl₂ 담지된 메탈로센 촉매는 SiO₂에 담지된 메탈로센 촉매보다 활성이 높았으며 이 중 EASC-표면 처리 이원 지지체에 담지된 메탈로센촉매가 1.9 kg PE/(mmol-Zr^*hr)의 가장 높은 활성을 보였다. 이것은 EASC가 강한 루이스 산으로 작용하기 때문이다. 또한, 사용된 알킬알루미늄의 리간드가 클수록 생성된 중합체의 입자 표면이 더 거칠었다. In this study, (n-BuCp)₂ZrCl₂, was supported on SiO₂/MgCl₂ binary support. Before supporting the catalyst, the SiO₂/MgCl₂ binary support was surface treated with three different alkyl aluminum compound, namely trimethylaluminum, triethylaluminum, and ethylaluminum sesquichloride. The synthesized surface-treated SiO₂/MgCl₂ supported metallocene catalysts were used for the copolymerization of ethylene and 1-hexene. Their catalytic properties and performances were analyzed through BET, XPS analysis, ICP-AES analysis, and FE-SEM. While the resulting copolymers were analyzed through DSC analysis, GPC analysis, 13C-NMR analysis, and FE-SEM. The analysis of synthesized surface-treated SiO₂/MgCl₂ supported metallocene catalysts showed that the Zr content of these catalysts is relatively lower compared to that of the catalyst supported on SiO₂. This could be attributed to the reduction in the surface area of SiO₂ due to the presence of recrystallized MgCl₂ and alkyl aluminum. Furthermore, they exhibited a better copolymerization activity compared to that of SiO₂ supported catalyst, particularly the EASC-surface treated binary support, which has the highest activity of 1.9 kg PE/(mmol-Zr^*hr) because EASC acts as a strong Lewis acid. It could also be observed that the larger the ligand of alkyl aluminum used, the rougher the particle surface of the resulting polymer.

SiO₂/Ag 코어-쉘 나노입자의 합성 및 전도성 페이스트 적용

심상보 ( Sang-bo Sim ),한종대 ( Jong-dae Han ) 한국공업화학회 2021 공업화학 Vol.32 No.1

SiO₂/Ag 코어-쉘 나노입자를 수정된 Stöber 공정법과 물/dodecylbenzenesulfonic acid (DDBA)/cyclohexane의 역 미셀에서 acetoxime을 환원제로 사용하는 역 미셀 방법을 상호 조합하여 합성하였다. SiO₂/Ag 코어-쉘은 UV-visible spectroscopy, XRD, SEM 및 TEM을 사용하여 구조, 형태 및 크기를 조사하였다. SiO₂/Ag 코어-쉘의 나노입자 크기는 [물]/[DDBA]의 몰비(WR)의 값을 조절하여 제어할 수 있었다. SiO₂/Ag 코어-쉘의 크기와 다분산성은 WR 값이 증가함에 따라 증가하였다. 비정질 SiO₂ 나노입자 위에 생성된 Ag 나노입자는 430 nm에서 강한 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 피크를 나타내었다. SPR 피크는 나노입자 크기의 증가에 따라 장파장으로의 적색 이동을 나타내었다. 합성된 SiO₂/Ag 코어-쉘을 분산시켜 70 wt% 조성의 전도성 페이스트를 제조하고, 스크린 인쇄법으로 PET 필름에 코팅하여 전도성을 조사하였다. SiO₂/Ag 코어-쉘 페이스트로 코팅된 필름은 상용 Ag 페이스트에 비하여 높은 460~750 μΩ/sq 영역의 표면저항을 나타내었다. SiO₂/Ag core-shell nanoparticles were synthesized by combining modified Stöber process and reverse micelle method using acetoxime as a reducing agent in water/dodecylbenzenesulfonic acid (DDBA)/cyclohexane reverse micells. The SiO₂/Ag core-shells were studied for structure, morphology and size using UV-visible spectroscopy, XRD, SEM and TEM. The size of a SiO₂/Ag core-shell could be controlled by changing the [water]/[DDBA] molar ratio (WR) values. The size and the polydispersity of SiO₂/Ag core-shells increased with increase of the WR value. The resultant Ag nanoparticles exhibit a strong surface plasmon resonance (SPR) peak at 430 nm over the amorphous SiO₂ nanoparticles. The SPR peak shifted to the red side with increase in nanoparticle size. Conductive pastes with 70 wt% SiO₂/Ag core-shell were prepared, and the pastes were coated on the PET films using a screen-printing method. The printed paste film of the SiO₂/Ag core-shell showed higher surface resistance than the commercial Ag paste in the range of 460~750 μΩ/sq.

Ti3O5/SiO2 다층박막를 이용한 협대역 칼라투과필터제작 및 특성연구

박문찬,고견채,이화자 한국안광학회 2011 한국안광학회지 Vol.16 No.4

Purpose: The narrow-band pass color-filters with a 500 nm central wavelength and 12 nm FWHM using Ti3O5/ SiO2 mutilayer were fabricated, and their characteristics and structures were studied. Methods: the optical constants, n and k, of the Ti3O5 and SiO2 thin films were obtained from the transmittances of their thin film. The narrow-band pass color-filters were designed with these optical constants and the AR coating of the filter was also designed. Ti3O5/SiO2 multilayer filters were made by electron beam evaporation apparatus and the transmittaces of the filters were measured by spectrophotometer. the number of layers and the thicknesses of filters were calculated from the cross section of filters by SEM image and the composition of filters was analysed by XPS analysis. Results: The optimization of AR coating for the narrow-band pass color-filter was [air|SiO2(90)| Ti3O5(36)|SiO2(5)| Ti3O5(73)| SiO2(30)|Ti3O5(15)|glass], and the optimization of filter layer for the color filter was [air|SiO2(192)|Ti3O5(64)|SiO2(102)|Ti3O5(66)|SiO2(112)|Ti3O5(74)|SiO2(120)|Ti3O5(68)|SiO2(123)|Ti3O5(80)|SiO2(109)| Ti3O5(70)|SiO2(105)|Ti3O5(62)|SiO2(99)|Ti3O5(63)|SiO2(98)|Ti3O5(51)|SiO2(60)|Ti3O5(42)|SiO2(113)|Ti3O5(88)|SiO2(116)| Ti3O5(68)|SiO2(89)|Ti3O5(49)|SiO2(77)|Ti3O5(48)|SiO2(84)|Ti3O5(51)|SiO2(85)|Ti3O5(48)|SiO2(59)|Ti3O5(34)|SiO2(71)| Ti3O5(44)|SiO2(65)| Ti3O5(45)| SiO2(81)| Ti3O5(52)|SiO2(88)| glass]. It was known that the color-filters fabricated by the simulation data were composed of 41 layers by SEM image and the top layer of filters was SiO2 layer and the filters were composed of SiO2/Ti3O5 multilayer by XPS analysis. It was also known that the mixed thin film of TiO2 and Ti3O5 was made during the deposition of the Ti3O5 material. Conclusions: The narrow-band pass color-filters with a 500 nm central wavelength and 12 nm FWHM using Ti3O5/SiO2 mutilayer of 41 layer were fabricated, and it was known that the mixed form of TiO2 and Ti3O5 thin film was made during the deposition of the Ti3O5 material. 목적: Ti3O5와 SiO2를 이용하여 중심파장이 500 nm에서 반치폭이 약 12 nm이고 투과율이 99%인 협대역 칼라투 과필터를 제작하고, 이 칼라필터의 박막 특성을 연구하고자 한다. 방법: 두께 800 nm인 Ti3O5박막과 SiO2박막의 투 과율로부터 박막의 광학상수 n(굴절률)과 k(소멸계수)를 구하였고, Essential Macleod program을 이용하여 중심파장 이 500 nm에서 반치폭이 약 12 nm이고 투과율이 99%인 협대역 칼라투과필터의 필터층과 AR 코팅층을 설계하였다. 또 한 electron beam evaporation 장치를 이용하여 Ti3O5/SiO2 다층막 칼라필터을 만든 후, 분광광도계를 이용하여 투과율 을 측정하였고, SEM 사진에 의한 칼라필터의 단면으로부터 칼라필터의 박막두께와 층수를 알 수 있었고, XPS분석으 로부터 박막 성분을 분석하였다. 결과: 칼라필터의 AR 코팅층의 최적조건은 6층으로 [air|SiO2(90)|Ti3O5(36)|SiO2(5)| Ti3O5(73)| SiO2(30)|Ti3O5(15)|glass]이며, 반치폭이 12 nm인 칼라필터의 필터층의 최적조건은 41층으로 [air |SiO2(20)|Ti3O5(64)|SiO2(102)|Ti3O5(66)|SiO2(112)|Ti3O5(74)|SiO2(120)|Ti3O5(68)|SiO2(123)|Ti3O5(80)|SiO2(109)| Ti3O5(70)|SiO2(105)|Ti3O5(62)|SiO2(99)|Ti3O5(63)|SiO2(98)|Ti3O5(51)|SiO2(60)|Ti3O5(42)|SiO2(113)|Ti3O5(88)| SiO2(116)|Ti3O5(68)|SiO2(89)|Ti3O5(49)|SiO2(77)|Ti3O5(48)| SiO2(84)|Ti3O5(51)|SiO2(85)|Ti3O5(48)|SiO2(59)| Ti3O5(34)|SiO2(71)|Ti3O5(44)|SiO2(65)|Ti3O5(45)| SiO2(81)|Ti3O5(52)| SiO2(88)| glass] 이었다. 위의 데이터를 이용하여 제작한 칼라필터는 SEM 사진에 의해 41층으로 확인되었으며, XPS 분석에 의해 SiO2층이 맨 위층이며 Ti3O5층과 교번인 다층막으로 형성돼 있으며, Ti3O5박막 형성 시 TiO2 박막과 Ti3O5박막이 섞여 형성됨을 알 수 있었다. 결론: 41층의 Ti3O5/SiO2 다층박막을 이용하여 12 nm 반치폭을 갖으며 500 nm 중심파장에서 투과율은 99%인 협대역 칼라투 과필터를 제작하였으며, 이 칼라필터는 Ti3O5박막 형성 시 TiO2 박막과 Ti3O5박막이 섞여 형성됨을 알 수 있었다.

볼 밀링에 의한 석영의 결정도 변화와 밀링 매체의 마모의 영향

권진중,김훈,이성근 한국광물학회 2023 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.36 No.2

Quartz (SiO2) is among the major rock-forming minerals in the earth’s crust. The atomistic structures of SiO2 may evolve during diverse frictional processes. The reduction of friction of quartz-rock accompanied by its amorphization, hydration, and formation of silica gel provides mineralogical insights into earthquakes and related phenomena. Ball milling, together with rotary shear experiments have been useful to infer the atomic origins of such processes. In this study, optimal experimental conditions for ball milling for amorphization of SiO2 were determined by taking into account various process variables. The crystallinity of SiO2 gradually decreased and became amorphous as the ball milling time increased at a high milling speed. The degree of wear of the milling media and its effect on the amorphization of SiO2 were analyzed using distinct milling materials (zirconia, stainless steel). The amount of ball wear increased with increasing milling time. Furthermore, the worn stainless steel particles from balls tend to interact with amorphized SiO2 to form Si-O-Cr. These results aid in understanding the process of atomistic structural changes caused by ball milling of divserse materials with relatively high hardness, such as SiO2, and understanding various geological friction processes. 석영(SiO2)은 지각의 암석을 형성하는 주요 광물 중의 하나이다. SiO2의 원자 구조는 다양한 마찰 과정에서 변화할 수 있다. 비정질화, 수화 및 실리카겔 형성을 수반하는 석영 암석의 마찰 감소는 지진 및 관련 현상에 대한 광물학적 통찰력을 제공한다. 볼 밀링과 회전 전단 실험을 이용하여 상기 현상의 광물학적 기원이 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 밀링 과정에서의 다양한 변수를 고려하여 SiO2의 비정질화를 위한 볼 밀링의 최적 실험 조건을결정하였다. 높은 밀링 속도에서 볼 밀링 시간이 증가함에 따라 SiO2의 결정도는 점차 감소하여 비정질화되었다. 밀링 매체의 마모 정도와 SiO2의 비정질화에 미치는 영향은 서로 다른 밀링 재료(ZrO2, stainless steel)를 사용하여분석하였다. 밀링 시간이 증가함에 따라 볼의 마모량이 증가하였다. 또한 볼에서 마모된 스테인리스스틸 입자는 비정질화되는 SiO2와 상호작용하여 Si-O-Cr을 형성하는 경향이 있다. 이러한 결과는 SiO2와 같이 비교적 경도가 높은 다양한 물질들의 볼 밀링에 의한 원자 구조의 변화 과정을 이해하고, 다양한 지질학적 마찰 과정을 이해하는 데도움이 될 것이다.

스케일-업 된 초음파 분무 열분해 공정을 이용한 구형 SiO2 분말 합성

강우규,이지현,김진호,황광택,장건익 한국결정성장학회 2019 韓國結晶成長學會誌 Vol.29 No.1

The spherical SiO2 powders were synthesized by the scaled-up ultrasonic pyrolysis (USP). The aqueous SiO2 sol, which contained 20~30 nm SiO2 particles, was used as a precursor for the scaled-up USP. The effects of the USP operating conditions and precursor conditions were systematically investigated, including reaction temperature, gas flow rate, and the concentration of SiO2 sol on the morphologies of synthesized SiO2 particles. the synthesized SiO2 particle showed a pseudo-crystal phase, spherical morphology, and a smooth surface. The size of the spherical SiO2 particle decreased as both reaction temperature increased and precursor concentration decreased. In addition, the synthesized SiO2 particle size was increased by increasing the gas flow rate. Lastly, the scaled-up USP was compared with the lab-scale USP based on the same process conditions. Due to a short retention time in the reaction tube during the USP process, the SiO2 particle synthesized via the lab-scale USP showed a larger particle size. 스케일업된 초음파 분무 열분해 공정을 이용하여 양산용 구형 SiO2 분말을 합성하였다. 초음파 분무 열분해 공정에 사용된 전구체는 20 nm에서 30 nm의 SiO2 입자를 포함한 수계 SiO2 졸을 사용하였다. 초음파 분무 열분해 공정의 구동 조건과 전구체 조건의 변화가 합성된 SiO2 입자에 미치는 영향을 알아보기 위해 반응 온도, 운반 기체 공급 속도 그리고 전구체인 수계 SiO2 졸의 농도를 조절하였다. 합성된 SiO2 입자는 공통적으로 반비정질상, 구 형태의 매끄러운 표면을나타내었다. 구형 SiO2 입자의 크기는 반응 온도가 증가 또는 전구체 농도가 감소함에 따라 감소하였다. 또한 운반 기체 공급 속도가 증가할수록 합성된 SiO2 입자의 크기는 증가하였다. 스케일업 규모와 실험실 규모의 초음파 분무 열분해 공정의차이점을 비교하였고, 반응관 내부 체류시간이 상대적으로 짧은 실험실 규모의 초음파 분무 열분해 공정에서 합성된 SiO2 입자가 상대적으로 큰 입도를 나타내었다.

ZnO/SiO₂ 가지형 나노계층구조의 제작 및 광학적 특성 연구

고영환(Y. H. Ko),김명섭(M. S. Kim),유재수(J. S. Yu) 한국진공학회(ASCT) 2011 Applied Science and Convergence Technology Vol.20 No.5

실리콘(silicon) 기판위에 전기화학증착법(electrochemical deposition)을 이용하여 성장된 ZnO (zinc oxide) 나노로드 표면에 SiO₂ (silicon dioxide)를 전자빔증발법(e-beam evaporation)을 이용하여 증착하였으며, 이는 자연적으로 경사입사(oblique angle) 증착이 이루어져 SiO₂ 나노로드가 자발 형성되어, ZnO/SiO₂ 가지형 나노계층구조형태가 제작될 수 있음을 확인하였다. 실험을 위해서 SiO₂ 증착률을 0.5 ㎚/s로 고정하고 SiO₂ 증착시간을 변화시켰으며, 각각 나노구조의 형태와 광학적 특성을 분석하였다. 실리콘 기판위에 전기화학증착법으로 성장된 ZnO 나노로드는 수직으로 정렬된 1차원의 나노구조의 기하학적 형태를 갖고 있어, 입사되는 빛의 파장이 300 ㎚에서 535 ㎚인 영역에서 10% 미만의 반사방지(antireflection) 특성을 보였으며, SiO₂ 증착시간이 100 s일 때의 ZnO/SiO₂ 가지형 나노계층구조에서는 점차적 변화를 갖는 유효 굴절률 분포로 인해 개선된 반사방지 특성을 확인하였다. 이러한 반사방지 특성과 branch 계층형태의 나노구조형태는 광전소자 및 태양광 소자 응용에 있어서 유용한 소재로 사용될 수 있다. We fabricated the ZnO (zinc oxide)/SiO₂ (silicon dioxide) branch hierarchical nanostructures by the e-beam evaporation of SiO₂ onto the surface of the electrochemically grown ZnO nanorods on Si substrate, which leads to the self-assembled SiO₂ nanorods by oblique angle deposition between vapor flux and vertically aligned ZnO nanorods. In order to investigate the effects of SiO₂ deposition on the morphology and optical property of ZnO/SiO₂ branch hierarchical nanostructures, the evaporation time of SiO₂ was varied under a fixed deposition rate of 0.5 ㎚/s. The vertically aligned ZnO nanorods on Si substrate exhibited a low reflectance of <10% in the wavelength range of 300∼535 ㎚. For ZnO/SiO₂ branch hierarchical nanostructures at 100 s of evaporation time of SiO₂, the more improved antireflective property was achieved. From these results, ZnO/SiO₂ branch hierarchical nanostructures are very promising for optoelectronic and photovoltaic device applications.

전자-정공 효과(Core-Hole Effect) 적용에 따른 SiO₂ 고압상들의 전자구조 및 O K-edge X-선 Raman 산란 스펙트럼 계산 결과 분석

김훈 ( Hoon Khim ),이유수 ( Yoo Soo Yi ),이성근 ( Sung Keun Lee ) 한국광물학회 2017 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.30 No.2

SiO₂는 지각과 맨틀을 구성하는 풍부한 물질로 고압 상태의 SiO₂ 원자구조를 결정짓는 전자구조적 특성에 대한 상세한 이해는 지구 내부의 탄성과 열역학적 성질에 대한 통찰을 제공한다. SiO₂처럼 경원소(low-z)로 이루어진 지구 물질의 고압상 전자구조는 in situ 고압 XRS (x-ray Raman scattering) 실험을 통해 연구되어 왔다. 하지만 기존의 고압 실험 방법으로는 물질의 국소 원자구조와 XRS 스펙트럼 간 상관관계를 밝히는데 한계가 있다. 이를 극복하고 더 높은 압력에서 존재하는 SiO₂에 대한 XRS 정보를 얻기 위해 밀도 범함수 이론(density functional theory; DFT)에 기반을 둔 제1원리(ab initio) 계산법을 이용한 XRS 스펙트럼 계산 연구들이 진행되고 있다. 비탄성 X-선 산란에 의하여 원자핵 주변 1s 오비탈에 만들어지는 전자-정공(core-hole)은 경원소 물질의 국소 전자구조에 크게 영향을 미치기 때문에 O K-edge XRS 스펙트럼 형태를 계산할 때 중요하게 고려해야 한다. 본 연구에서는 온-퍼텐셜 선형보충파(full-potential linearized augmented plane wave; FP-LAPW) 방법론에 기반하는 WIEN2k 프로그램을 사용하여 α-quartz, α-cristobalite 그리고 CaCl₂-구조를 갖는 SiO₂에 대한 O 원자 전자 오비탈의 부분 상태밀도(partial density of states; PDOS)와 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하였다. 또한, CaCl₂-구조를 갖는 SiO₂의 O 원자 PDOS의 전자-정공 효과의 적용 여부에 따른 차이를 비교하여, 원자핵 부근 전자구조 변화에 따른 PDOS의 피크 세기와 위치 변화가 크게 나타났다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 각 SiO₂ 구조의 O K-edge XRS 스펙트럼이 각 SiO₂구조에서 계산된 O 원자의 p* 오비탈의 PDOS 결과와 매우 유사한 형태를 갖고 있음을 확인하였다. 이는 O K-edge XRS 스펙트럼이 갖는 대부분의 특징적인 피크들이 O 원자의 점유 1s 오비탈에서 2p* 오비탈로의 전자전이에 기인하기 때문이다. 본 연구의 결과는 SiO2에 대한 정확한 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하는데 있어 전자-정공 효과를 고려해야 한다는 사실을 보여준다. 또한, 실험적으로는 재현이 어려운 고압 환경에 존재하는 CaCl₂-구조를 갖는 SiO₂ (~63 GPa)에 대한 O K-edge XRS 스펙트럼 계산을 통해, 제1원리 계산이 고압상 물질의 물성 연구에 이용될 수 있다는 사실을 보여준다. SiO2 is one of the most abundant constituents of the Earth`s crust and mantle. Probing its electronic structures at high pressures is essential to understand their elastic and thermodynamic properties in the Earth`s interior. The in situ high-pressure x-ray Raman scattering (XRS) experiment has been effective in providing detailed bonding transitions of the low-z materials under extreme compression. However, the relationship between the local atomic structures and XRS features at high pressure has not been fully established. The ab initio calculations have been used to overcome such experimental difficulties. Here we report the partial density of states (PDOS) of O atoms and the O K-edge XRS spectra of α-quartz, α-cristobalite, and CaCl₂-type SiO₂ phases calculated using ab initio calculations based on the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method. The unoccupied O PDOSs of the CaCl₂-type SiO₂ calculated with and without applying the core-hole effects present significantly distinctive features. The unoccupied O p states of the α-quartz, α- cristobalite and CaCl₂-type SiO₂ calculated with considering the core-hole effect present similar features to their calculated O K-edge XRS spectra. This confirms that characteristic features in the O K-edge XRS stem from the electronic transition from 1s to unoccupied 2p states. The current results indicate that the core-hole effects should be taken in to consideration to calculate the precise O K-edge XRS features of the SiO₂ polymorphs at high pressure. Furthermore, we also calculated O K-edge XRS spectrum for CaCl₂-type SiO₂ at ~63 GPa. As the experimental spectra for these high pressure phases are not currently available, the current results for the CaCl₂-type SiO₂ provide useful prospect to predict in situ high-pressure XRS spectra.

미세액적 유동반응기 공정에서 연속제조된 나노구조 SiO₂:Zn 원환형 입자의 특성

양시우,강용,강호,Yang, Si Woo,Kang, Yong,Kang, Ho 한국화학공학회 2018 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.56 No.4

Characteristics of nano-structured $SiO_2:Zn$ hollow powders prepared in the micro drop fluidized reactor process were investigated with respect to bandgap energy and surface activity. The $SiO_2:Zn$ hollow powders were successfully prepared continuously in the one step process with reasonable production efficiency, with varying the amount of THAM (tris(hydroxymethyl)-aminomethane) additive and concentration of $Zn^{2+}$ ions. The doping of $Zn^{2+}$ ions into $SiO_2$ lattice led to the reduction of bandgap energy by forming the acceptor level of $Zn^{2+}$ below the conduction band of $Si^{4+}$ ions. The hollow shape also contributed to reduce the bandgap energy of $SiO_2:Zn$ powders. The doping of $Zn^{2+}$ ions into $SiO_2$ hollow powders could enhance the surface activity by forming SiO-H stretching and oxygen vacancies at the surface of $SiO_2:Zn$ powders. 미세액적 유동반응기 공정에서 제조된 나노구조 $SiO_2:Zn$ 원환형 입자의 특성을 밴드갭 에너지와 표면 반응성의 관점에서 고찰하였다. $SiO_2:Zn$ 원환형 입자를 단일 공정에서 연속적이며 합리적인 생산 효율로 첨가제인 THAM (tris(hydroxymethyl)-aminomethane)과 도핑되는 $Zn^{2+}$ 이온의 농도 변화에 따라 성공적으로 제조할 수 있었다. 그리고 $Zn^{2+}$ 이온의 도핑은 $Si^{4+}$ 이온의 conduction band 보다 에너지 레벨이 낮은 $Zn^{2+}$ 이온의 acceptor level을 형성함으로써 $SiO_2:Zn$ 원환형 입자의 밴드갭 에너지를 줄일 수 있었다. 또한, 입자의 원환형 구조는 $SiO_2:Zn$ 입자의 밴드갭 에너지를 감소시키는데 기여하였다. 따라서 $Zn^{2+}$ 이온이 도핑된 $SiO_2:Zn$ 원환형 입자는 표면에 SiO-H의 형성과 산소 결함의 생성으로 표면 반응성을 증대시킬 것으로 사료되었다.

자전연소합성법으로 제조된 SiO₂ 첨가된 MoSi₂ 분말 내에서의 SiO₂의 거동 연구

나사균,전민석,송준광,한동빈,정철원,김성수,이연승,Rha, Sa-Kyun,Jeon, Min-Seok,Song, Jun-Kwang,Han, Dong-Bin,Jeong, Cheol-Weon,Kim, Sung-Soo,Lee, Youn-Seoung 한국세라믹학회 2011 한국세라믹학회지 Vol.48 No.6

In order to investigate the behavior of $SiO_2$ in the molybdenum silicide powders, crystal structure of these powders was measured by XRD, in addition, surface composition and surface phase (or chemical states) and microstructure were analysed by XPS and TEM, respectively. Mo-silicide powders containing $SiO_2$ were synthesized by SHS (Self-Propagating High-Temperature Synthesis) technique. In XRD result, according to increase of $SiO_2$ contents, the crystal structure for synthesized $MoSi_2$ powders was still typical $MoSi_2$ bct without any other phases. By XPS analysis, the surface of Mo and Si source powders was covered with $MoO_3$ and $SiO_2$, respectively, and the surface of synthesized $MoSi_2$ powder was also covered with $MoO_3$ and $SiO_2$, which were stable oxides at room temperature. However, according to increase of $SiO_2$ addition, $MoSi_2$ phase in XPS spectra decreased and $SiO_2$ phase increased relatively in synthesized $MoSi_2$ powders. From the results by XPS and XRD, we found that the existent $SiO_2$ has amorphous structure. In the microstructure, the small particulates of the synthesized products added $SiO_2$ agglomerated together to form larger clusters (from ~10 nm to ~1 ${\mu}m$). From TEM, XPS, and XRD results, we found that the out layer of agglomeration of synthesized $MoSi_2$ powder is surrounded by amorphous $SiO_2$.

〈논문〉SiO₂ 콜로이달 첨가에 의한 Si₃N₄ 복합 세라믹스의 Morphology

남기우(K. W. Nam),박승원(S. W. Park),김종순(J. S. Kim),안석환(S. H. Ahn) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.5

Surface morphology of Si₃N₄ composite ceramics has been studied as functions of heat-treatment temperature and additive SiO₂. Additive SiO₂ colloidal and SiO₂ colloidal coating on crack could significantly increase the bending strength. Crack healing temperature decreased 300 K by additive TiO₂. Bending strength of specimen with additive SiO₂ is higher than that of non-additive SiO₂. Moreover, bending strength of specimen with SiO₂ colloidal coating is much higher that of non-coating specimen. In in-situ observation, crack-healed specimen at 1,573 K shows phenomenon like a fog on the surface. By SPM, both crack-healed specimen, non-coating and coating with SiO₂ colloidal, at 1,273 K were healed completely but both of 1,573 K exist crack. This was made by evaporation of SiO₂ at high temperature. Crack-healing materials of Si₃N₄ composite ceramics is crystallized Y₂Si₂O?, Y₂Ti₂O? and SiO₂. A large amount of Si and O, and little C were detected by EPMA. Si and a increase but C decreases according to heat treatment temperature. Specimens with additive SiO₂ were more detected Si and a than that of non-additive SiO₂. Specimen with SiO₂ colloidal coatings were much more detected O.