Synthesis of Alkali Metal Vanadate Nanowires (M = Li, Na and K) and UV-curable Highly Fluorinated Epoxy Acrylate

Abstract

본 연구는 새로운 물질에 대한 합성 및 특성에 관련한 것이다. 우선 알칼리계 금속 바나듐 산화물의 단결정 나노선을 간단한 방법으로 합성하고 나트륨이온 배터리에 활용 가능함을 보였고 다음으로는 광경화성을 가지는 불소화 아크릴레이트 물질을 새로이 합성하고 그 물질의 특성을 알아보았다. 첫 번째 장에서는 다양한 산화수의 이온을 가짐으로서 다양한 화합물로 합성될 수 있는 일차원 바나듐 화합물 나노선을 간단하고 시간이 적게 걸리는 산-염기 반응으로 합성한 방법에 대하여 보고하였다. 이 방법은 염기와 pH만 변경하면 각각 다른 물질로 합성되기 때문에 선택적으로 합성할 수 있다는 장점이 있다. 이렇게 합성된 일차원 바나듐 산화물, 리튬 바나듐 산화물, 나트륨 바나듐 산화물 그리고 칼륨 바나듐 산화물 나노선을 주사 전자 현미경 (SEM), X선 회절 분석기 (XRD), 마이크로 라만 스펙트럼 (Raman spectrum), 투과 전자 현미경 (TEM), 에너지 분산형 분석기 (EDX)를 이용하여 합성된 것을 규명하였다. 이렇게 합성된 메탈 바나듐 산화물 나노선은 바나듐 산화물이 기둥모양의 구조를 가져 구조적 안정성을 가지고 터널을 만들어 메탈이온의 이동이 더 빠르게 하기 때문에 높은 전기적 특성을 가진다는 장점을 가진다. 이에 대한 가능성을 엿보기 위해 나트륨 바나듐 산화물과 바나듐 산화물 나노선을 비교한 나트륨 이온 배터리 실험을 진행하였고 약 3배에 가까운 전기용량과 50번의 충방전 후에도 95%에 달하는 안정성을 가지는 것을 확인하였다. 두번째 장에서는 자외선 경화성을 가지는 새로운 형태의 불소화 에폭시 아크릴레이트 수지를 합성한 후 특성에 대해 규명하였다. 수산기를 가지는 다이아크릴레이트에 이소포론다이이오시아네이트와 새로이 합성된 불소로 치환된 알코올을 차례로 첨가하여 빗모양의 곁사슬에 불소가지가 달린 아크릴레이트를 합성하였다. 이를 적외선 분광 분석법 (FT-IR)과 핵자기공명법을 이용하여 합성을 정도를 알아보고 생성물을 확인하였다. 이렇게 합성된 물질을 다양한 비율로 섞어 필름으로 조제한 후에 특성을 광 시차주사 열량측정법 (photo-DSC), 열 중량 분석 (TGA), 주사 전자 현미경 (SEM), 접촉각, 적외선 분광 분석법을 이용하여 규명하였다. 이를 통해서 새로 합성된 에폭시 아크릴레이트는 불소함량이 적은 데에도 불구하고 더 높은 소수성과 더 낮은 표면에너지를 가진다는 것을 알 수 있었다. 이는 경화과정에서 빗모양의 에폭시아크릴레이트의 불소 곁가지가 수직적으로 향하게 되면서 나타나는 것이라고 현미경 이미지를 통하여 예상할 수 있었다.;field of coating and film industry. Furthermore, the UV-crosslinking, a part of photopolymerizations, require reduced expense and time, lower energy and less harm to the environment compared to thermal-crosslinking. In this way, the novel structure of UV-curable fluorinated compound with enhanced features was synthesized and characterized by IR spectra, photo-DSC, TGA, SEM, contact angle and so on to investigate the UV and thermal resistance, the hydrophobicity and surface characteristics. Since the oligomer owns comb-like structure, the new film exhibits enhanced hydrophobicity and lowered surface energy despite the relatively less fluorine proportion.