나노입자의 SnO₂:Sb^(5+) 박막 전극과 수은 미소펌프
Nanoparticle SnO₂:Sb^(5+) Thin Film Electrodes and Hg Micropump
- 주제(키워드) 나노입자 , 액상증착법 , nanoparticle , 박막전극 , 미소펌프
- 주제(KDC) 430
- 주제(DDC) 540
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 모선일
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
전극촉매 특성은 전극의 표면 형태나 구조에 크게 의존한다. 나노입자의 SnO₂:Sb^(5+) 박막 전극을 Ti 전극 기질위에 액상증착법으로 제조하여 기존의 스프레이 열분해법으로 제조한 전극과 촉매특성을 비교하였다. . Ti 기질 위에 나노입자의 SnO₂:Sb^(5+)(5%) 전극을 만들기 위해 (NH₄)₂SnF_(6)와 SbF_(5) 용액에 H₃BO₃을 첨가하였다. H₃BO₃는 SnF_(6)^(2-)의 가수분해에 의해 생성되는 SnF_((6-n))OH_((n))^(2-)와 HF로부터 의 형태로 F_(-)이온을 제거시켜서 BF₄^(-) 를 형성한다. SnO₂:Sb^(5+) 나노입자의 크기는 H₃BO₃의 농도에 의해 조절되었다. 나노입자의 SnO₂:Sb^(5+) 전극의 페놀유도체 대한 전극촉매 특성을 조사하였다. Koutecky-Levich plot을 통해 나노입자의 SnO₂:Sb^(5+)(5%) 박막 회전원판전극에서 페놀유도체의 산화에 대한 불 균일 속도상수(kapp)를 계산하였다. 나노입자의 SnO2:Sb 전극 표면에서 페놀유도체에 대한 향상된 전극촉매 활성도는 산화반응에 대한 불 균일 속도상수의 증가로 증명되었다. 모세관 내에서 수은전극의 표면장력이 전위차에 의해 변하는 현상을 이용하여 미소유체장비에서 유체를 이동시킬 수 있는 미소펌프를 개발하였다. 이 장치는 중력의 영향을 받지 않아 장치의 공간적 배향이 자유로우므로 다양한 환경에서 작동할 수 있고, 작은 전압을 사용하여 간편하다. 모세관의 한쪽에는 일정한 공간을 갖는 기체실이 연결되고, 모세관의 중앙부분에 수은과 전해질 용액을 넣었으며, 수은과 전해질 용액에 각각 Pt와 Ag전극을 접속시켰다. 수은의 왕복운동은 모세관 내부의 수은전극에 전기적 펄스를 가하여 수은과 전해질간의 표면장력이 변화하는 전기모세관현상을 이용하였다. 0.2 V_(p-p)의 사각파나 사인파의 바이어스 전압을 가하여 전해질에 접하고 있는 수은의 표면장력의 변화가 최대가 되게 하였다. 모세관 한쪽 끝에 위치한 기체의 압력이 수은의 왕복운동을 위한 복원력으로 사용되었다. 모세관내 수은의 표면장력을 나타내는 Lippmann 식에 근거한 수은의 표면장력의 변화와 압력변화의 상관관계를 나타내는 Young-Laplace 식(ΔP=2γ/r)에 의해 기체의 부피가 제어된다. 수은이 기체실 방향으로 이동하면, 기체실내의 기체에 의한 압력이 복원력으로 작용하여 수은이 반대방향으로 이동되므로 수은의 왕복운동을 가능하게 한다.
more초록/요약
Electrocatalytic activities of the metal oxide electrodes depend strongly on the electrode surface. Nanoparticle SnO₂:Sb^(5+)(5%) thin film electrodes on the Ti substrate were prepared by a liquid phase deposition method, whose electrocatalytic properties are compared with those prepared by the conventional spray pyrolysis method. To make nanoparticle SnO₂:Sb^(5+)(5%) electrodes on Ti rod, a H₃BO₃ solution was added to the solution of SbF5 and (NH₄)₂SnF_(6). Boric acid acts as a scavenger of F^(-) in the solution, forming BF₄^(-) from SnF_((6-n))OH_((n))^(2-) and HF produced by the hydrolysis of SnF_(6)^(2-). The size of SnO₂:Sb^(5+) nanoparticle was controlled by the concentration of boric acid. Electrocatalytic characteristics of the nanoparticle SnO₂:Sb^(5+) electrodes for the phenolic compounds were measured. By using a Koutecky-Levich plot, the heterogeneous rate constant(kapp) of the oxidation of phenolic compounds at the nanoparticle SnO₂:Sb^(5+)(5%) thin film electrodes were calculated. Enhanced electrocatalytic activity for the oxidation of phenolic compounds at the surface of nanoparticle SnO₂:Sb^(5+) electrode was proven by the increased value of the heterogeneous rate constant for the anodic reaction. A micropump, utilizing capillary pressure originating from changes in electrically controlled interfacial tension between a mercury column and an electrolyte solution in a capillary tube and also using the gas pressure in a confined chamber connected to the capillary tube as the restoring pressure, was invented. The micropump thus invented is useful to deliver any fluid, liquid or gas, at small volumn flow rates. The pump operates without producing external jitter or noise, in vertical, horizontal, or in any orientation against the gravitational force. The pump is small in size and simple in construction, and can be made from inexpensive materials. Other characteristic features of the pump are that it is compatible with almost limitless varieties of liquids, aqueous and nonaqueous, or gases to be pumped; the flow rate of the pumped fluid can be widely and conveniently controlled; and the pump can be operated at low driving voltages with an extremely small power consumption rate.
more목차
제 1 부 나노입자의 SnO₂:Sb^(5+) 박막 전극 = 1
Ⅰ. 서론 = 2
Ⅰ. A. 연구목적 및 필요성 = 2
Ⅰ. B. 연구배경 = 2
Ⅱ. 실험 = 10
Ⅱ. A. 시약 = 10
Ⅱ. B. 사용 장비 = 10
Ⅱ. C. 전극의 제조 = 11
Ⅱ. C. 1. 스프레이 열분해법에 의한 전극의 제조 = 11
Ⅱ. C. 2. 액상증착법에 의한 전극의 제조 = 11
Ⅱ. D. 전극의 전기화학적 특성 = 14
Ⅲ. 결과 및 고찰 = 18
Ⅲ. A. 액상증착법과 스프레이 열분해법으로 제조한 SnO₂:Sb^(5+)(5%) 전극의 특성비교 = 18
Ⅲ. A. 1. SnO₂:Sb^(5+)(5%) 전극의 물리화학적 특성 = 18
Ⅲ. A. 2. SnO₂:Sb^(5+)(5%) 전극의 전기화학적 특성 = 25
Ⅳ. 결론 = 41
Ⅴ. 참고문헌 = 42
제 2 부 수은 미소펌프 = 45
Ⅰ. 서론 = 46
Ⅱ. 본론 = 50
Ⅱ. A. 미소 펌프의 구성 및 동작 원리 = 50
Ⅲ. 결과 및 고찰 = 57
Ⅳ. 결론 = 60
Ⅴ. 참고문헌 = 61
Abstract = 62
