• 제목/요약/키워드: $CeO_2/ZrO_2$

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$ZrO_2$$CeO_2$ 절연체를 이용한 BLT/절연체/Si 구조의 특성 (Characterization of BLT/insulator/Si structure using $ZrO_2$ and $CeO_2$ insulator)

  • 이정미;김경태;김창일
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 센서 박막재료 반도체 세라믹
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    • pp.186-189
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    • 2003
  • The MFIS capacitors were fabricated using a metalorganic decomposition method. Thin layers of $ZrO_2$ and $CeO_2$ were deposited as a buffer layer on Si substrate and BLT thin films were used as a ferroelectric layer. The electrical and structural properties of the MFIS structure were investigated. X -ray diffraction was used to determine the phase of the BLT thin films and the quality of the $ZrO_2$ and $CeO_2$ layer. AES show no interdiffusion and the formation of amorphous $SiO_2$ layer is suppressed by using the $ZrO_2$ and $CeO_2$ film as buffer layer between the BLT film and Si substrate. The width of the memory window in the C-V curves for the $BLT/ZrO_2/Si$ and $BLT/CeO_2/Si$ structure is 2.94 V and 1.3V, respectively. The experimental results show that the BLT-based MFIS structure is suitable for non-volatile memory FETs with large memory window.

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Ca-Ce-Zr-Ti-O System에서의 파이로클로어 합성 및 상관계에 대한 연구 (Study on Phase Relation and Synthesis of Pyrochlore in the System of Ca-Ce-Zr-Ti-O)

  • 채수천;배인국;장영남
    • 자원환경지질
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    • 제37권6호
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    • pp.603-612
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    • 2004
  • 고준위 폐기물 내에 함유된 핵종을 고정화시킬 수 있는 매트릭스로써 파이로클로어$(pyrochlore;\;CaCeZr_xTi_{2-x}O_7,\;x=0.2\~2.0)$를 합성하여 상평형 관계 및 특성을 연구하였다. 합성방법은 CPS법이었으며, $1100\~1600^{\circ}C$에서 20시간 동안 가열하였다. 실험결과, 최적 합성조건은 각각의 조성에 따라 $1300\~1600^{\circ}C$로 다양하였다. 최적 합성조건에서 파이로클로어 또는 형석구조를 나타내는 산화물(이하 '형석'으로 기재)은 소량의 페롭스카이트와 더불어 $CeO_2$ 또는 $Ce_{0.75}Zr_{0.25}O_2$와 공존하였다. 또한 원조성인 $CaCeZr_xTi_{2-x}O_7$$x\leq0.6$인 경우 파이로클로어 구조가, 그리고 $x\geq0.6$에서는 형석구조가 안정한 것을 확인하였다. 특히 x값의 증가에 따라, Ca 및 Ti 성분이 결핍되었으며, 이와는 대조적으로 Zr과 Ce가 초과됨으로써 비화학양론적 조성을 나타내었다. 이러한 특성은 팔배위와 육배위를 차지하고 있는 원소들의 거동에 의한 것으로, 파이로클로어 또는 형석이 단일상이 아니라 페롭스카이트, $CeO_2$$Ce_{0.75}Zr_{0.25}O_2$와 공존하는 원인이 된 것으로 사료된다.

Ni-Pd/CeO2-ZrO2 금속모노리스 촉매체를 사용한 부분산화반응에 의한 합성가스 제조 (Syngas Production by Partial Oxidation Reaction over Ni-Pd/CeO2-ZrO2 Metallic Monolith Catalysts)

  • 양정민;최정은;김용진;이종대
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제51권3호
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    • pp.319-324
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    • 2013
  • 합성가스를 생산하기 위한 메탄의 부분산화반응 특성을 $Ni/CeO_2-ZrO_2$, $Ni-Ru/CeO_2-ZrO_2$$Ni-Pd/CeO_2-ZrO_2$ 촉매체를 이용하여 조사하였다. 메탄의 부분 산화 개질 반응에서 촉매의 높은 활성과 안정성을 위하여 허니컴 구조의 금속모노리스 촉매 체를 적용하였다. 촉매분석은 XRD와 FE-SEM을 사용하였으며, 제조된 촉매들의 합성가스 제조 특성은 반응물 비(O/C), GHSV와 온도를 변화시키면서 연구하였다. 개질 실험에서 사용된 촉매 중에서 $Ni-Pd/CeO_2-ZrO_2$ 촉매 체가 가장 높은 활성을 보여 주었으며, $900^{\circ}C$, GHSV=10,000 $h^{-1}$과 O/C=0.55에서 99%의 메탄 전환율을 얻었다. O/C 비가 증가함에 따라 수소 yield는 증가되고, 반면에 CO yield는 거의 일정하게 유지됨을 확인할 수 있었다. 또한 GHSV가 증가할수록 메탄의 전환율은 감소하였으며, 높은 메탄의 전환율을 얻을 수 있는 GHSV의 범위는 10,000 $h^{-1}$ 이하임을 알 수 있었다.

다공성 폼에 코팅된 $CeO_2/ZrO_2$ 를 이용한 고온 태양열 합성가스 및 수소 생산 연구 (Syngas and Hydrogen Production from $CeO_2/ZrO_2$ coated Foam Devices under Simulated Solar Radiation)

  • 장종탁;윤기준;한귀영
    • 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.260-266
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    • 2012
  • Syngas and hydrogen from the $CeO_2/ZrO_2$ coated foam devices were investigated under simulated solar radiation. The $CeO_2/ZrO_2$ coated SiC, Ni and Cu foam device were prepared using drop-coating method. Syngas production step was performed at $900^{\circ}C$, and hydrogen production process was performed for ten repeated cycles to compare the CeO2 conversion in syngas production step, $H_2$ yield in hydrogen production step and cycle reproducibility. The produced syngas had the $H_2$/CO ratio of 2, which was suitable for methanol synthesis or Fischer-Tropsch synthesis process. In addition, syngas and hydrogen production process is one of the promising chemical pathway for storage and transportation of solar heat by converting solar energy to chemical energy. After ten cycles of redox reaction, the $CeO_2/ZrO_2$ was analyzed using XRD pattern and SEM image in order to characterize the physical and chemical change of metal oxide at the high temperature.

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WGS 반응용 Pt/$Ce_{(1-x)}Zr_{(x)}O_2$ 촉매에 Ni 첨가에 따른 영향 (Effect of Ni on Pt/$Ce_{(1-x)}Zr_{(x)}O_2$ catalysts for water gas shift reaction)

  • 정대운;김기선;엄익환;이성훈;구기영;윤왕래;노현석
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.232-232
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    • 2009
  • 최근 WGS반응용 Pt 촉매의 성능 향상을 위한 다양한 담체 및 조촉매(Promotor) 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 선행 연구결과, 입방(Cubic)구조를 가지는 $Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ 담체는 정방 입계(Tetragonal)구조를 가지는 $Ce_{0.2}Zr_{0.8}O_2$ 담체 또는 혼합산화물(Mixed oxide)구조를 가지는 $Ce_{0.5}Zr_{0.5}O_2$ 담체 보다 높은 활성과 안전성을 가진다. 이것은 촉매의 성능 향상이 Ce-$ZrO_2$의 결정구조에 의존한다는 것을 나타낸다. 따라서 WGS 반응에서 Ce/Zr 비에 따라 변화된 담체 특성이 Pt 촉매의 활성에 영향이 있을 것으로 예상되며 실험결과 1% Pt/$CeO_2$ 촉매가 가장 높은 활성을 나타내었다. 따라서 Pt/Ce-$ZrO_2$ 촉매의 성능 향상을 위해 Ce-$ZrO_2$ 담체에 조촉매인 Ni을 첨가하여 촉매적 활성을 비교하여 보았다. 촉매는 2%의 Pt과 15%의 Ni로 고정하였고 Ce/Zr 비를 제조변수로 하였다. 제조된 모든 담체는 공침법(Co-precipitation)을 사용하여 제조하였으며 $500^{\circ}C$에서 6시간 소성하였다. Pt 촉매는 함침법 (Incipient wetness impregnation)으로 담지 시켰다. 2% Pt/Ce-$ZrO_2$ 촉매와 2% Pt/15% Ni-Ce-$ZrO_2$ 촉매는 저온영역($200^{\circ}{\sim}320^{\circ}C$)에서 비슷한 CO 전환율을 나타내었으나 고온영역($360^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$)에서는 2% Pt/15% Ni-Ce-$ZrO_2$ 촉매가 더 높은 CO의 전환율을 나타내었다. 이것은 Ni의 영향으로 고온에서 부반응인 메탄화 반응(Methanation reaction)이 생긴 것으로 판단되어 메탄($CH_4$)의 선택도를 살펴본 결과 2% Pt/15% Ni-Ce-$ZrO_2$ 촉매가 고온영역($360^{\circ}{\sim}400^{\circ}C$)에서 급격하게 증가하는 것으로 나타나 메탄화 반응이 일어난 사실을 증명한다.

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Sc2O3와 CeO2가 첨가된 ZrO2의 전기전도도 (Electrical Conductivity of ZrO2 Doped with Sc2O3 and CeO2)

  • 이동석;허장원;김재동;김주선;이해원;김긍호;김대준;이종호
    • 한국세라믹학회지
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    • 제39권4호
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    • pp.346-351
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    • 2002
  • 중저온 영역에서 작동 가능한 고체산화물연료전지(SOFC)의 전해질 재료를 탐색하기 위해 $Sc_2O_3$$CeO_2$를 동시에 첨가하여 안정화시킨 $CeO_2$의 상안전성과 전기적 물성을 분석하였다. 분석결과 $Sc_2O_3$$CeO_2$를 동시에 첨가하여 안정화시킨 $ZrO_2$$1350^{Circ}C∼1550^{Circ}C$까지의 열처리과정중 다른 상전이 없이 상온에서 안정한 입방정상을 유지하였으며 넓은 온도영역($300∼^{Circ}C$)에서 기존의 YSZ보다 훨씬 높은 전기전도도값을 나타냈다. 또한 $Sc_2O_3$$CeO_2$가 동시에 첨가된 $ZrO_2$는 기존의 Sc-$ZrO_2$계 전해질 물질보다 훨씬 향상된 장기안정성을 나타내 중저온형 고체산화물 연료전지의 전해질재료로 적합함을 알 수 있었다.

Methane Steam Reforming over $Ni/CeO_2-ZrO_2$ loaded on Fe-Cr Alloy Honeycomb Monolith

  • Lee, Jong-Dae;Kang, Min-Gyu;Lee, Tae-Jun;Cho, Kyung-Tae;Kim, Man-Hoe
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.427-435
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    • 2007
  • 에너지원으로서 수소를 생산하기 위하여 하니컴 구조를 갖는 모노리스에 10 wt% $Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매를 담지한 후 메탄의 수증기 개질 실험을 수행하였다. 다른 $CeO_2/ZrO_2$ 몰비를 갖는 촉매들 중에서, $Ni/CeO_2-ZrO_2(CeO_2/ZrO_2=4/1)$촉매가 $700-800^{\circ}C$에서 높은 메탄의 전환율을 보여 주었다. 10wt% $Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매가 담지된 금속 모노리스 촉매체는 높은 열전도도와 비표면적들로 인하여 좋은 촉매 특성을 보여줌을 확인할 수 있었다. 또한, 금속모노리스 촉매체는 반응물에서 과다의 수증기에 의한 수소 수율에서 크게 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. $GHSV=30,000h^{-1}$, 반응물 비$(H_2O/CH_4=3.0)$ 반응온도 $800^{\circ}C$에서 금속모노리스 촉매체는 98%이상의 메탄의 전환율을 보여주었다. 생성물 가스에서 $CO_2/CO$의 비는 수증기/메탄의 반응물비가 증가할수록 수성가스화 반응에 의하여 증가됨을 알 수 있었다.

메탄 자열개질 반응에 대한 Ni/CeO2-ZrO2 촉매의 영향 (Influence of Ni/CeO2-ZrO2 Catalysts on Methane Autothermal Reforming)

  • 강민구;이태준;이종대
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제47권1호
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    • pp.17-23
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    • 2009
  • 알루미나가 코팅된 허니컴 구조의 금속모노리스에 담지된 $Ni/Ce_XZr_{(1-X)}O_2$ 촉매특성이 메탄의 자열개질 반응에 대해 연구되었다. Ce/Zr 비를 변화시킨 촉매 중 $Ni/Ce_{0.80}Zr_{0.20}O_2$ 촉매가 가장 높은 $CH_4$ 전환율을 나타내었다. $Ni/Ce_{0.80}Zr_{0.20}O_2$ 촉매의 Ni 함량에 따른 영향이 조사되었고, 15 wt%의 Ni을 담지하였을 때 가장 우수한 활성을 보여주었다. 또한 $H_2O/CH_4$ 비가 증가할수록 $H_2$ 수율은 증가하였다. $O_2/CH_4$ 비가 증가할수록 $CH_4$ 전환율은 향상되고, 반면에 $H_2$ 수율은 감소하였다. $GHSV=30,000h^{-1}$, S/C/O=2/1/0.5, 반응온도=$800^{\circ}C$에서 30시간 자열 개질반응을 테스트 한 결과, $Ni(15wt%)/Ce_{0.80}Zr_{0.20}O_2$ 촉매가 우수한 $CH_4$ 전환율(${\geq}99%$)과 안정성을 보여주었다.

Preparation and Characterization of NiO/CeO2-ZrO2/WO3 Catalyst for Ethylene Dimerization: Effect of CeO2 Doping and WO3 Modifying on Catalytic Activity

  • Sohn, Jong-Rack;Han, Jong-Soo;Kim, Hae-Won;Pae, Young-Il
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제26권5호
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    • pp.755-762
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    • 2005
  • A series of catalysts, NiO/$CeO_2-ZrO_2/WO_3$, for ethylene dimerization was prepared by the precipitation and impregnation methods. For NiO/$CeO_2-ZrO_2/WO_3$ sample, no diffraction line of nickel oxide was observed up to 40 wt%, indicating good dispersion of nickel oxide on the surface of catalyst. The hexagonal and monoclinic phases of $WO_3$ up to the calcination temperature of 500 ${^{\circ}C}$ were observed, whereas the hexagonal phase of WO3 completely was transformed into monoclinic phase of $WO_3$ at 600 ${^{\circ}C}$ and above. The role of $CeO_2$ in the catalysts was to form a thermally stable solid solution with zirconia and consequently to give high surface area and acidity. The catalytic activities for ethylene dimerization were correlated with the acidity of catalysts measured by the ammonia chemisorption method. 25-NiO/5-$CeO_2-ZrO_2/15-WO_3$ containing 25 wt% NiO, 15 wt% $WO_3$ and 5 mol% $CeO_2$, and calcined at 400 ${^{\circ}C}$ exhibited a maximum catalytic activity due to the effects of $WO_3$ modifying and $CeO_2$ doping.

Catalytic Gasification of Mandarin Waste Residue using Ni/CeO2-ZrO2

  • Kim, Seong-Soo;Kim, Jeong Wook;Park, Sung Hoon;Jung, Sang-Chul;Jeon, Jong-Ki;Ryu, Changkook;Park, Young-Kwon
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제34권11호
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    • pp.3387-3390
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    • 2013
  • Catalytic gasification of mandarin waste residue was carried out using direct and indirect catalyst-contact methods for the first time. In the indirect method, non-catalytic reaction in a reactor was followed by catalytic upgrading of vapor product in another reactor. Two different catalysts, $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$ and $Ni/CeO_2-ZrO_2$, were employed. $CeO_2-ZrO_2$ support was prepared using hydrothermal synthesis in supercritical water. The catalysts were characterized by $H_2$-temperature programmed reduction and Brunauer-Emmett-Teller analyses. Under the condition of equivalent ratio (ER) = 0, the indirect catalyst-contact method led to a higher gas yield than the direct method. Under ER = 0.2, the yield of biogas obtained over $Ni/CeO_2-ZrO_2$ was higher than that obtained over $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$. Also, the coke formation of $Ni/CeO_2-ZrO_2$ was lower than that of $Ni/{\gamma}-Al_2O_3$. Such results were attributed to the higher reducibility and better lattice oxygen mobility of $Ni/CeO_2-ZrO_2$, which were advantageous for partial oxidation reaction.