Nanostructured cobalt materials have recently attracted considerable attention due to their potential applications in high-density data storage, magnetic separation and heterogeneous catalysts. The size as well as the morphology at the nano scale strongly influences the physical and chemical properties of cobalt nano materials. In this study, cobalt nano particles synthesized by a a polyol process, which is a liquid-phase reduction method, were investigated. Cobalt hydroxide ($Co(OH)_2$), as an intermediate reaction product, was synthesized by the reaction between cobalt sulphate heptahydrate ($CoSO_4{\cdot}7H_2O$) used as a precursor and sodium hydroxide (NaOH) dissolved in DI water. As-synthesized $Co(OH)_2$ was washed and filtered several times with DI water, because intermediate reaction products had not only $Co(OH)_2$ but also sodium sulphate ($Na_2SO_4$), as an impurity. Then the cobalt powder was synthesized by diethylene glycol (DEG), as a reduction agent, with various temperatures and times. Polyvinylpyrrolidone (PVP), as a capping agent, was also added to control agglomeration and dispersion of the cobalt nano particles. The optimized synthesis condition was achieved at $220^{\circ}C$ for 4 hours with 0.6 of the PVP/$Co(OH)_2$ molar ratio. Consequently, it was confirmed that the synthesized nano sized cobalt particles had a face centered cubic (fcc) structure and with a size range of 100-200 nm.
Cathode materials and their precursors are prepared with transition metal solutions recycled from the the waste lithium-ion batteries containing NCM (nickel-cobalt-manganese) cathodes by a $H_2$ and C-reduction process. The recycled transition metal sulfate solutions are used in a co-precipitation process in a CSTR reactor to obtain the transition metal hydroxide. The NCM cathode materials (Ni:Mn:Co=5:3:2) are prepared from the transition metal hydroxide by calcining with lithium carbonate. X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses show that the cathode material has a layered structure and particle size of about 10 ${\mu}m$. The cathode materials also exhibited a capacity of about 160 mAh/g with a retention rate of 93~96% after 100 cycles.
As new small scale LFG (landfill gas) energy project model which can improve economic feasibility limited due to the economy of scale, LFG-Microturbine combined heat and power system with $CO_2$ fertilization into greenhouses was proposed and investigated including basic design process prior to the system installation at Gwang-ju metro sanitary landfill. The system features $CH_4$ enrichment for stable microturbine operation, reduction of compressor power consumption and low CO emission, and $CO_2$ supplement into greenhouse for enhancement plant growth. From many other researches, high $CO_2$ concentration was found to enhance $CO_2$ assimilation (also known as photosynthesis reaction) which converts $CO_2$ and $H_2O$ to sugar using light energy. For small scale landfills which produce LFG under $3\;m^3$/min, among currently available prime movers, microturbine is the most suitable power generation system and its low electric efficiency can be improved with heat recovery. Besides, since its exhaust gas contains very low level of harmful contaminants to plant growth such as NOx, CO and SOx, microturbine exhaust gas is a suitable and economically advantageous $CO_2$ source for $CO_2$ fertilization in greenhouse. The LFG-Microturbine combined heat and power generation system with $CO_2$ fertilization into greenhouse gas to enhance plant growth is technologically and economically feasible and improves economical feasibility compared to other small scale LFG energy project model.
본 연구에서는 금 나노입자 콜로이드를 이용하여 safranin-O의 광촉매적 분해를 관찰하였다. 금 나노입자는 용액상에서 safranin-O의 분해 속도를 빠르게 하기 위해서 사용되었다. 금 나노입자 콜로이드는 수용액상에서 $Na_2CO_3$와 PVP 고분자(poly(vinyl pyrrolidone))를 이용하는 환원방법에 의하여 제조하였다. Safranin-O의 분해현상은 자외선(UV light)와 과산화수소($H_2O_2$)의 존재 하에서 금 나노입자 콜로이드와 염화금의 농도, 반응계의 산도(pH), 반응시간과 같은 실험조건들의 조절을 통해 연구되었다. 분해반응에 사용된 금 나노입자 콜로이드의 농도가 증가함에 따라서 염료가 분해되는 속도가 증가하였다. Safranin-O의 광산화 반응은 광학적으로 측정되었고, 금 나노입자의 기본적인 물성과 촉매 특성은 UV-Vis 광학계를 이용하여 측정되었다.
철, 구리, 알루미늄, 니켈 등의 금속을 에칭하기 위한 에칭액으로 $FeCl_3$ 용액이 사용되며, 에칭 과정에서 $Fe^{3+}$가 $Fe^{2+}$로 환원되면서 에칭속도를 저하시키고, 에칭효율이 감소하게 된다. 또한 에칭 후 발생하는 염화철 에칭폐액은 환경적, 경제적으로 문제를 지니기 때문에 에칭액을 재생하여 재사용 할 필요가 있다. 본 연구에서는 $FeCl_2$ 용액에 HCl을 첨가한 후, 산화제로 $H_2O_2$, $NaClO_3$를 첨가하여 용액 내 $Fe^{2+}$를 산화시켰으며, 산화과정에서 산화-환원전위(ORP)와 산화율간의 관계를 조사하였다. ORP는 $H_2O_2$와 $NaClO_3$의 농도가 증가함에 따라 증가하였으며, 산화가 진행되면서 점차 감소하여 산화가 완료된 후에 일정한 ORP를 유지하였다. Nernst 식과 일치하는 결과를 보였다. 또한 충분한 양의 HCl 및 $H_2O_2$, $NaClO_3$를 첨가하였을 경우, 약 99% 이상 산화가 이루어짐을 알 수 있었다.
Spinel pigments, developing black color in high temperature glazes at oxidation or reduction atmosphere, without CoO because of its high price were synthesized by solid solution method. Ten mixed compositions consisted of NiO, MnO, $Fe_2O_3 and $Mn_2O_3$ were fired at $1250^{\circ}C$ for 1h. The resulting pigments were characterized by using XRD, FT-IR, SEM and UV-vis spectrometer. Structure of the pigments are spinel and particles' shape are spherical or cubic. Glazed tiles containing 5 wt% pigments were fired at $1260^{\circ}C$ and $1240^{\circ}C$ in reduction atmosphere. Color in glazes were analyzed by UV-vis spectrometer. Colors of NiO 0.875 MnO $0.125{\cdot}Fe_2O_3$$0.4875{\cdot}Cr_2O_3$$0.50{\cdot}Mn_2O_3$ 0.0125 mole% and NiO 0.875 MnO $0.125{\cdot}Fe_2O_3$$0.3875{\cdot}Cr_2O_3$$0.50{\cdot}Mn_2O_3$ 0.1125 mole% in lime glaze showed black in oxidation, in reduction NiO 0.875 MnO $0.125{\cdot}Fe_2O_3$$0.4875{\cdot}Cr_2O_3$$0.50{\cdot}Mn_2O_3$ 0.0125 mole% and NiO 0.875 MnO $0.125{\cdot}Fe_2O_3$$0.4375{\cdot}Cr_2O_3$$0.55{\cdot}Mn_2O_3$ 0.0125 mole% showed black. In case of lime-barium glaze, NiO 0.875 MnO $0.125{\cdot}Fe_2O_3$$0.3875{\cdot}Cr_2O_3$$0.50{\cdot}Mn_2O_3$ 0.1125 mole%, NiO 0.975 MnO $0.075{\cdot}Fe_2O_3$$0.4375{\cdot}Cr_2O_3$$0.50{\cdot}Mn_2O_3$ 0.0625 mole% and NiO 0.925 MnO $0.075{\cdot}Fe_2O_3$$0.4375{\cdot}Cr_2O_3$$0.50{\cdot}Mn_2O_3$ 0.0625 mole% showed black color in oxidation and NiO 0.875 MnO $0.125{\cdot}Fe_2O_3$$0.3875{\cdot}Cr_2O_3$$0.50{\cdot}Mn_2O_3$ 0.1125 mole%, NiO 0.925 MnO $0.075{\cdot}Fe_2O_3$$0.4375{\cdot}Cr_2O_3$$0.50{\cdot}Mn_2O_3$ 0.0625 mole% and NiO 0.725 MnO $0.275{\cdot}Fe_2O_3$$0.4375{\cdot}Cr_2O_3$$0.50{\cdot}Mn_2O_3$ 0.0625 mole% showed black one in reduction.
저급 에너지인 폐기물로부터 고부가 합성가스를 생산하고 온실가스 저감 연구를 동시에 수행하기 위하여 $1000-1400^{\circ}C$의 고온에서 순산소 가스화 연구를 수행하였다. 폐기물 시료로는 RPF (Refused Plastic Fuel)를 이용하였으며 실험 장치로는 열중량 분석기와 0.5 ton/day의 pilot plant 가스화 시스템을 이용하였다. 열중량 분석기에서는 이산화탄소에 의한 RPF 촤(char)의 가스화 실험을 수행하여 온도에 따른 중량 변화를 고찰하고 Boudouard reaction에 의해 일산화탄소가 생성되는 것을 확인하였다. 또한, 0.5 ton/day pilot plant system에서 RPF의 순산소 가스화를 통하여 고농도의 수소를 함유한 합성가스를 생산하였다. 생산된 합성가스는 수송용 연료 생산과 화학제품 생산에 가능한 수소와 일산화 탄소의 비율을 나타내었다.
산성 $K_2Cr_2O_7$ 용액 자체의 흡광도를 측정하는 기존의 분석법과는 달리 산성 $K_2Cr_2O_7$ 용액 속에 존재하는 $HCrO_4^-$ 이온과 과산화수소($H_2O_2$)의 산화-원반응의생성물인 진한 푸른색의 $CrO(O_2)_2$의 흡광도를 측정하는 분석법에 흐름주입분석기법을 접목한 새로운 흡구분광분석법을 개발하였다. 새로운 흡수분광분석법은 넓은 분석농도범위($2.0 {\times}10^{-6}$M~$8.0 {\times}10^{-3}$M)에 걸쳐 Beer의 법칙을 정확히 따르는 $K_2Cr_2O_7$용액의 검정선의 작성이 가능하였다. 새로운 흡수분광분석법은 기존의 흡수분광법에 비해 약 2.2배 가량 더 높은 감도을 보이며, Cu를 제외한 V, Co, Ni,Fe, 그리고 Mn가 같은 물질들에 의한 간섭현상도 거의 무시할 수 있다는 장점을 가진다.
Hydroxide법으로 ${\alpha}$-주산산(stannic acid)을 만든후, 하고온도를 $500^{\circ}C$~$1100^{\circ}C$로 조정하여 일차입자(Crystallite)크기가 8-54nm인 $SnO_2$ 분말을 제작하였다. 분말의 입자(drystalite)클기에 따른 분말특성와 $H_2$, CO가스(0.5v/o)에 대한 감응성 미치공기중에서의 저상변화특성에 미치는 영향을 조사하였다. 입자크기가 감소함에 따라, 분말의 FTIR 흡습특성은 증가하였으나, 격자상수는 일정하였다. 후막소자에서, $H_2$가스에 대해 최대감도를 나타내는 온도와 공기중에서 최소저항을 나타내는 온도는 입자크기가 미세해짐에 따라 점차 낮아졌다. 최소저항점과 최대감도점의 온도저하를 산소흡착종의 활성화에너지의 감소라고 유추하였고, 이러한 에너지의 감소가 미세입자에 의한 감도향상요인 중의 한가지라고 제의하였다.
Repeated additions of untreated slurry to soil affected ecology and caused high levels of heavy metal in soil and ground water. The objective of this study was to evaluate heavy metal from hanwoo slurry with ferrous sulfate ($FeSO_4{\cdot}7H_2O$), aluminum sulfate [$Al_2(SO_4)_3{\cdot}14H_2O$, alum] and aluminum chloride ($AlCl_3{\cdot}6H_2O$) as a way to improve environmental management in hanwoo industry. The treatment rates, which were incorporated totally within the hanwoo slurry, were 1.0 g and 1.5 g of ferrous sulfate, alum and aluminum chloride/25 g of hanwoo slurry. The various rates of chemical additives significantly increased dry matter (9.98~13.94%) and decreased pH (3.48~6.52) compared with the controls. The use of chemical additives decreased Fe (11~29%), Al (7~12%), Zn (13~36%), and Cu (4~32%) contents, except for Fe in hanwoo slurry with ferrous sulfate and Al in hanwoo slurry with alum and aluminum chloride. In addition, the reduction in heavy metal should be associated with reduction in pH. In conclusion, the results of this study suggest that alum and aluminum chloride additives at rate of 1.5 g were cost-effective management practice that significantly reduces heavy metal from hanwoo slurry, while it may be improved environmental management.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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