Synthesis Research

Objective

Cs₄PbBr₆ 페로브스카이트의 입자 크기를 제어하고 대기 안정성을 획기적으로 개선하기 위해 새로운 합성법(Sonication-assisted ZIF-8 Templating)과 후처리 코팅(Powder ALD) 기술 개발.

Synthesis Techniques

• ZIF-8 Templating: MOF 소재인 ZIF-8을 템플릿으로 활용하고 Sonication 에너지를 가하여 입자 크기를 제어. 발광 파장을 552nm에서 520nm(Deep Green)로 이동시킴.
• Novel Powder ALD: 유동층 반응기(Fluidized-bed reactor)를 이용해 합성된 분말 표면에 Al₂O₃ 보호막을 원자 단위로 코팅. 용매를 사용하지 않는 건식 공정(Solvent-free)으로 페로브스카이트 손상 최소화.
• Dual Perovskite System: Cs₄PbBr₆ (녹색)와 Cs₂Cu₃I₆ (청색)를 조합하여 UV 파장별 색상 구분 가능한 발광 필름 제작.

Target Fabrication

RF 마그네트론 스퍼터링 공정에 사용될 고밀도 세라믹 타겟을 제작하기 위해 고상 반응법(Solid-State Reaction)을 최적화.

Synthesis Process

• Ball Milling: 초기 물질 CaO, Nb₂O₅, Tb₄O₇을 정량 평량하여 균일하게 혼합 및 분쇄.
• Sintering: 1,100°C에서 5시간 동안 고온 소결하여 단일 상(Single Phase)의 CaNb₂O₆:Tb³⁺ 분말 합성.
• Pelletizing: 40 MPa 유압으로 성형하여 직경 2 인치의 스퍼터링 타겟 제조.

Project Overview

리튬 이온 배터리용 양극재(NCM523)를 고상 반응법(Solid-State Synthesis)을 통해 직접 합성하고, 전구체(Precursor)와 리튬 소스(Li₂CO₃)의 혼합 및 소성 공정을 최적화.

Synthesis Process

• Mixing: NCM 전구체와 Li₂CO₃를 1:2 비율로 혼합 후 볼밀링으로 균일하게 분쇄.
• Calcination: 800~1000°C에서 소결(Sintering)하여 NCM523 양극재 합성.
• Optimization: 소성 온도를 900°C(10h)에서 1000°C로 상향하여 입자 결정성 및 크기 증가 확인 (SEM 분석).
• Electrode Fabrication: 합성된 NCM 분말과 Super P, PVDF를 혼합하여 슬러리 제조 후 Al 집전체에 코팅.

Project 1: Phosphor (MgAl-LDH:Eu/Tb)

공침법/수열합성을 통한 적색 형광체 제조 및 실리카 코팅을 통한 내구성 향상 연구.

• Phase Control: Mg:Al 비율 최적화(1:3)로 안정한 LDH 단일상 확보.
• Doping Optimization: Eu³⁺, Tb³⁺ 도핑을 통한 적색/녹색 발광 효율 극대화. Eu³⁺의 경우 ⁵D₀ → ⁷F₂ 전이를 통한 적색 발광 구현.
• Thermal Treatment: 900~1300°C 소성으로 Spinel(MgAl₂O₄) 구조 형성.
• Silica Coating: 역마이크로에멀젼법으로 SiO₂ 보호막 코팅, 화학적 안정성 확보.

Project 2: Functional LDH & mRGO

• Hydrothermal Synthesis: Mg-Al, Zn-Al, Ni-Fe LDH를 수열합성법으로 제조하여 육각형 나노시트 확보.
• Mercapto-reduced Graphene Oxide (mRGO) Synthesis: Silica Monoliths로의 제작, Molybdenum 도핑 등의 활용. 수열 합성법을 통해 고비표면적 구조 확보.
• Heavy Metal Removal Application: mRGO를 필터로 사용하여 중금속 제거 효율 검증.