자성 ZnFe2O4 및 ZnO 나노물질의 합성 및 응용 연구
Fabrication and Applications of Magnetic ZnFe2O4 and ZnO Nanomaterials
- 주제(키워드) 도움말 자성나노입자 , 광촉매 , ZnO , ZnFe2O4 , 항균 , 박테리아
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 정진승
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 화학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000009212
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
최근 여러 분야에서 각광 받고 있는 나노기술은 전자, 에너지, 환경, 생명공학 등과 같은 다양한 분야에 적용되며 사용되고 있다. 특히 구형의 나노입자가 가진 넓은 표면적, 낮은 밀도, 뚜렷한 광학적 특성을 이용한 촉매 및 정수, 약물전달과 같은 다양한 환경 분야에서 많은 각광을 받고 있다. 연구와 개발이 진행됨에 따라 빠른 산업발전으로 인한 폐수, 유기오염 문제, 박테리아 감염 등과 같은 환경오염 및 2차 오염, 또한 박테리아 세포들로 인한 감염과 같은 건강문제가 점점 더 제기되고 있는데, 이러한 환경적 문제를 해결하기 위한 수단으로써, 다목적 자성입자인 구형의 ZnFe2O4를 이용한 나노 복합체(Core-shell)로 합성하고, 광분해적 우월한 특성을 갖는 ZnO에 다기능 작용기를 결합하여 광촉매 및 항균활성의 응용 연구를 수행하였다. 구형의 ZnFe2O4 나노입자의 합성은 두 가지 방법을 통해 진행되었으며, 첫 번째로 용매인 EG (ethylene glycol) 와 DEG (diethylene glycol) 단순 비율변화로 20 ~ 150 nm 의 다양한 크기의 입자를 합성하였고, 두 번째로 3L flask를 사용하여 반응시간을 늘리는 대신 대량생산 및 비용 절감의 장점을 가진 150 nm 내외 크기의 입자를 합성하였다. 또한 다양한 응용분야 적용을 위해 단순 용질의 질량 변화를 통한 자유로운 중공형태의 조절이 가능한 Hollow ZnFe2O4 나노입자를 합성하였다. 합성된 ZnFe2O4 나노입자에 광촉매제로써 우수한 능력을 갖는 산화아연(ZnO)을 나노 복합체(Core-shell) 형태로 합성하고, 합성된 ZnFe2O4@ZnO를 이용, 아조계 유기염료인 M.B(Methylene Blue), Rh.B(Rhodamine B), M.O(Methyl Orange)의 광분해 실험을 통해 광촉매활성 및 자성특성을 활용한 회수, 분리, 재활용 응용연구를 수행하였다. 이어서 80℃에서 환류반응을 통해 생체 및 세포실험에 적용 가능한 10 ~ 20nm의 크기를 갖는 ZnO를 합성한다. ZnO의 구조 및 특성을 알아본 후 광증감제로써 잘 알려진 Hematoporphyrin(HP)과 천연 페놀산이며 항산화제로써 잘 알려진 Caffeic acid(CA)를 합성하고, DPBF 분해와 ABTS 양이온 라디칼 scavenging을 통해 일중항산소(Singlet Oxygen)의 생성과 항산화 활성을 확인한다. 최종적으로 앞의 실험결과를 통해 그램-음성균 E. coli와 그램-양성균인 S. aureus, 메티실린에 저항을 가지는 MRSA 세 가지 종류를 포함한 총 다섯 가지의 균주를 이용해 항균활성을 확인하고, 형광염료로 박테리아 세포를 염색하여 생존 및 사멸된 세포의 이미지를 확인하였다.
more초록/요약 도움말
Recently, due to high interest in Nano-technology, Electronics, Energy, Environment, and bio-technology, have been used in various fields. According to the rapid development, it raised the problem of industrial waste water, organic contamination, health issues such as bacterial infection. Moreover the continuous spread of microbial pathogens with antibiotic-resistance led to a growing interest in the design and development of new materials that are effective in killing bacteria. With growing demand for clean and comfortable environment, purification technologies with high efficiency and low cost to reduce the pollutant contents of wastewater and antibacterial activity are urgently needed. In this study, as a means to solve these environmental problems, a multi-purpose Zinc ferrite nano-materials was synthesized and researched. Cluster size of Zinc ferrite was synthesized by controling EG/DEG volume ratios. A facile and efficient approach for the fabrication of ZnFe2O4@ZnO submicron particles with a good core-shell structure has been demonstrated. Catalytic activity of ZnFe2O4@ZnO for decomposing the organic contaminants was studied. Finally, a simple surface modification process that functionalizes 10~20 nm ZnO nanoparticles with the photosensitizer, hematoporphyrin and antioxidant, caffeic acid. is described. This novel multifunctional nanoparticle represents a promising material for therapeutic applications in biomedical engineering.
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