본 연구는 과산화물 보조 열분해법을 활용하여 정방정계 α-MoO3 미세판을 합성하고, 이를 광분해 응용에 적용했습니다. X선 회절(XRD) 및 X선 광전자 분광법(XPS) 분석을 통해 순수한 정방정계 MoO3 결정 구조가 형성되었음을 확인했으며, Mo+6 산화 상태가 지배적이고 소량의 Mo+5가 존재하여 산소 결함의 가능성을 시사했습니다. 주사전자현미경(SEM) 및 에너지 분산 X선(EDX) 분석 결과, Mo와 O로 구성된 판상 형태가 관찰되었습니다.
BET 분석을 통해 8.54 m2/g의 비표면적과 중간기공 특성을 확인했으며, UV-Visible 스펙트럼으로 2.73 eV의 광학 밴드갭을 측정했습니다. 광촉매 활성은 메틸렌 블루(MB)의 광분해를 통해 평가되었으며, 촉매 투여량, 염료 농도, pH의 영향을 조사했습니다.
정방정계 α-MoO3는 MB 유기 염료의 효과적인 분해를 유도하는 강력한 광촉매 활성을 보였습니다. 촉매 투여량이 증가할수록 MB 제거율이 향상되었고, 염료 농도가 증가할수록 제거율은 감소했습니다. 최적 조건은 촉매 40mg에서 96.70%, 염료 5ppm에서 96.52%, pH 10에서 90.24%의 MB 분해율을 나타냈습니다.
향상된 광촉매 효율은 산소 결함으로 인한 전하 운반체 재결합 감소, 적절한 밴드갭, 그리고 향상된 흡착 동역학에 기인합니다. 반응 동역학은 Langmuir-Hinshelwood 모델을 따르는 1차 반응으로 확인되었습니다. 또한, 4회 반복 사용 후에도 84.5%의 광분해 효율을 유지하여 우수한 재활용성을 입증했습니다.
업컨버전 나노입자(UCNP)는 다양한 응용 분야를 가지지만, 공액 다공성 고분자(CPP)로 캡슐화된 단분산 코어@쉘 나노하이브리드 합성은 여전히 어렵습니다. 본 연구에서는 UCNP의 중합성 단위 전처리, 단량체 공급 제어, 원심분리 기반 후처리 과정을 결합한 간단하고 일반적인 전략을 제시합니다. 이 방법은 조절 가능한 두께와 낮은 다분산성을 가진 CPP 쉘의 공유 결합 성장을 가능하게 합니다.
이를 통해 BODIPY 기반 CPP 쉘을 코어(NaYF4: Yb3+, Er3+) 및 코어-쉘(NaYF4: Yb3+, Er3+@NaYF4) UCNP 위에 성장시켜 UC_C@CPP 및 UC_CS@CPP 나노하이브리드를 성공적으로 합성했습니다. 근적외선(NIR) 여기 하에서 UCNP 코어는 빛을 업컨버전하여 주변 CPP 쉘을 활성화시키고 광촉매 활성을 유도합니다.
UC_CS@CPP는 UC_C@CPP보다 두 배 높은 광촉매 활성을 보였으며, 이는 업컨버전 효율 보존에 NaYF4 패시베이션 층이 중요함을 시사합니다. 본 접근 방식은 기존 설계의 한계를 극복하여 향상된 광산화 수율(42%)과 우수한 재활용성을 달성했습니다. 이 모듈형 플랫폼은 NIR 구동 반응성 산소종(ROS) 생성 광촉매 설계를 위한 UC@CPP 하이브리드에 강력하고 다재다능한 경로를 제공합니다.
아릴 치환 아제티딘은 약리학적 활성 화합물에서 발견되지만, 효율적인 합성법은 제한적이며 주로 전자가 풍부한 아릴 치환체를 가진 아제티딘 합성에 국한됩니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 새로운 합성 전략을 제시합니다.
본 연구에서는 상업적으로 이용 가능한 tert-부틸 3-옥소아제티딘-1-카르복실레이트로부터 4단계 공정을 통해 3-치환 1-아자바이사이클로[1.1.0]부탄(ABB)을 합성하는 간단한 경로를 개발했습니다. 이 ABB는 이후 광촉매 삼중 성분 고리 열림 반응에 적용되었습니다.
개발된 방법은 3,3-다이아릴-N-설포닐아제티딘을 다양한 전자 결핍 (헤테로)아렌 단위와 함께 제공하며, 이는 기존에는 접근하기 어려웠던 화학적 공간입니다. 최적화된 조건에서 29가지의 3,3-다이아릴-N-설포닐아제티딘 유도체가 최대 72%의 수율로 성공적으로 합성되었습니다.
이 연구는 약리학적으로 중요한 아제티딘 골격의 합성을 위한 효율적이고 다양한 경로를 제공하며, 특히 전자 결핍 아릴 치환체를 포함하는 아제티딘의 합성을 가능하게 하여 의약 화학 분야의 발전에 기여할 것으로 기대됩니다.
높은 활성을 지닌 경제적인 광촉매 개발은 광촉매 분야의 핵심 과제입니다. 본 연구에서는 저비용의 인화니켈(Ni2P) 조촉매를 MIL-53(Fe)와 결합하여 Ni2P/MIL-53(Fe) 나노복합체를 간단한 수열합성법으로 제조했습니다. 제조된 복합체는 XRD, FT-IR, SEM, UV-vis DRS, PL, EIS 분석을 통해 구조적, 형태학적, 광학적, 전기화학적 특성이 체계적으로 평가되었습니다.
Ni2P의 도입은 MIL-53(Fe) 표면에서 광생성된 전자-정공 쌍의 분리를 크게 촉진했으며, 이는 광전기화학 분석을 통해 확인되었습니다. 이로 인해 가전자대 정공(h+)이 알코올 산화 반응에 효과적으로 참여할 수 있었습니다.
최적화된 조건에서 Ni2P/MIL-53(Fe) 나노복합체는 74%의 높은 광촉매 알코올 전환율을 달성했습니다. 이는 순수 Ni2P보다 7.4배, MIL-53(Fe)보다 2.5배 높은 수치입니다. 또한, 반응 메커니즘 연구를 통해 가전자대 정공이 방향족 알코올의 선택적 산화에 주로 관여함을 규명했습니다.
본 연구 결과는 경제적인 광촉매 시스템을 통해 방향족 알코올의 선택적 산화 효율을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 전략을 제시하며, 관련 분야의 촉매 설계 및 응용에 기여할 것으로 기대됩니다.
알켄은 천연물 및 합성 분자의 기본 골격이지만, 효율적이고 온화하며 다재다능한 올레핀화 전략은 여전히 요구됩니다. 다양한 반응성을 지닌 나이트로알케인은 광촉매 분야에서 잠재력이 충분히 활용되지 못했습니다.
본 연구는 단순하고 비사전 기능화된 나이트론산염의 산화를 통해 α-나이트로알킬 라디칼을 광촉매적으로 생성하는 통합된 방법을 보고합니다. 이 라디칼은 다른 나이트론산염에 첨가(동종 또는 교차 커플링)된 후 이중 탈나이트로화 과정을 거쳐 알켄을 형성합니다.
이 변환은 나이트로알케인의 친핵성 및 친전자성 특성을 모두 활용하며, 기존의 McMurry형 커플링 프로토콜에 새로운 대안을 제시합니다. 이 합성법은 확장 가능하며, 의약적으로 중요한 콤브레타스타틴 및 리그난형 핵심 골격 합성에 적용 가능함을 입증했습니다.
이 연구는 알켄 합성의 새로운 경로를 제공하며, 복잡한 유기 분자 합성에 기여할 것으로 기대됩니다.
복잡한 나노구조의 대량 나노제조는 실험실 설계에서 산업 응용으로의 전환을 제한하는 중요한 과제입니다. 본 연구는 새로운 “니들-제한 영역 자유 표면” 삼축 전기방사 공정을 개발하여 개념적 및 방법론적 진보를 보고합니다. 폐 PET 음료병을 다유체 방사구로 혁신적으로 전환하는 독특한 폐기물-자원 개념을 제시합니다.
이 확장 가능한 장치는 폐 PS 폼을 주 매트릭스로 사용하여 표면 다공성 코어-쉘 나노섬유를 대량 제조하는 데 활용되었습니다. 이 나노섬유는 촉매 노출을 극대화하기 위한 다공성 PS/TiO2 외피와 견고한 기계적 특성을 부여하는 PAN 코어로 구성됩니다.
제조 접근 방식의 개념 증명으로, 결과 멤브레인은 항생제 폐수 처리에 적용되어 우수한 친수성, 향상된 기계적 특성, 높은 비표면적 및 뚜렷한 표면 다공성을 나타냈습니다. 모의 테트라사이클린 폐수 용액(pH 8)에서 2시간 이내에 광촉매 분해 효율이 70.05%에 도달했으며, 4회 재사용 후에도 66.74%로 유지되었습니다.
이 니들 기반 및 자유 표면 전기방사 통합은 다양한 다중 챔버 나노구조의 원스텝 확장 가능한 배치 생산을 위한 간단한 플랫폼을 구축하여 첨단 나노물질 제조에 강력한 지원을 제공합니다.
