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제114회 대한화학회 학술발표회, 총회 및 기기전시회 안내 Water contents in Nafion Investigated by 2H Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

등록일
2014년 8월 27일 14시 09분 17초
접수번호
0439
발표코드
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발표시간
10월 15일 (수요일) 16:00~19:00
발표형식
포스터
발표분야
분석화학
저자 및
공동저자
김선하, 이홍인1, 한옥희2,*
한국기초과학지원연구원 서울서부센터, 경북대학교 화학과, Korea
1경북대학교 화학과, Korea
2한국기초과학지원연구원 서울서부센터, 충남대학교 분석과학기술대학원, Korea
대표적 고분자 전해질 막인 나피온(Nafion)은 과불소화된 고분자 부분(perfluorinated polymer backbone)과 전해질 성질을 갖는 -SO3H 그룹으로 구성되어 있다. -SO3H 그룹을 매개로 하여 발생하는 나피온의 수소이온 전도성은 나피온에 함유된 물의 양과 그 분포도에 의존한다. 따라서 물의 양과 그 분포도에 대한 상관 관계를 알 필요가 있다. 그러나 나피온에 흡수된 물은 빠르게 증발하기 때문에, 분포도를 알기위한 분석 실험 과정에서도 함수량이 변한다. 따라서 무게 측정 후 위의 분석 실험을 하면 함수량과 분포도에 대한 상관 관계를 올바르게 구할 수 없다. 또한 저울의 동적 측정 범위(dynamic range) 한계로 인하여 상대적으로 무거운 시료의 무게에서 소량의 함수량 차이를 무게 측정으로 구별 하기 힘든 점이 있다. 본 연구에서는 위의 문제점을 극복하기 위하여, 중수소(2H) 핵자기공명 (nuclear magnetic resonance: NMR) 분광법을 이용하여 물의 분포도를 측정하는 과정에서 동시에 함수량을 정량하는 방법을 연구하였다. 먼저, 나피온의 실제 부피와 함수량의 관계를 관찰하였다. 그리고, 나피온에 D2O를 흡수시켜, 2H 고체 NMR 신호를 얻었다. 2H NMR 신호의 화학적 이동 값, 신호 면적, 2H NMR 신호들간의 간격과 나피온의 함수량에 대한 관계식을 구하여 나피온의 함수량에 대한 검정곡선법(calibration curve method)을 완성하였다.

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