• 공업화학
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• 제28권5호
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• pp.593-596
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• 2017

본 연구에서는 염기조건에서 수열합성법으로 소듐 티타네이트 나노시트를 합성하였다. 합성한 소듐 티타네이트 나노시트를 $RuCl_3$ 수용액에서 자외선을 조사하여 루테늄을 소듐 티타네이트 나노시트의 표면에 도입하였다. X-선 회절분석과 투과전자현미경 및 에너지 분산형 분광기 실험을 통하여 샘플의 결정성과 형태를 분석하였고, 그 결과 루테늄원자가 소듐 티타네이트 표면에 균일하게 흡착되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 유도결합플라즈마 발광분광분석법을 통하여 소듐 티타네이트 나노시트에 도입된 루테늄을 정량하였다. 루테늄이 도입된 소듐 티타네이트 나노시트의 경우 산소를 산화제로 이용한 알코올 산화반응에 응용하였으며, 특히 루테늄이 7% 도입된 소듐 티타네이트 나노시트는 $105^{\circ}C$, 1기압 상에서 벤질 알코올을 다른 부산물 없이 벤즈알데하이드로 산화시키는 데 있어서 turnover frequency가 $2.1h^{-1}$인 촉매활성을 보였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.235-236
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• 2015

$TiO_2$는 표면적이 넓고 안정성이 높아 자체의 높은 밴드갭(3.0~3.2 eV)에도 불구하고 산업적으로 염소분해 전극으로써 사용되며, 최근 물분해 전극 적용 연구가 진행되고 있다. 전기화학적 물분해 반응을 위해서는 높은 과전압이 요구되므로 산업적으로 이용하기 위해 전도성을 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 촉매제의 도핑이 연구되고 있으며 본 연구에서는 표면에 촉매를 도핑시키기 위한 두가지 방법을 연구하였다. 일반적으로 촉매로 사용되는 금속은 루테늄과 이리듐 등의 귀금속이며 촉매가 균일하게 도핑이 될수록 성능은 향상된다. 본 연구에서는 루테늄을 촉매로 선택하였으며 서로 다른 도핑 방법과 용매 하에서 물분해 실험을 진행하여 두 가지 방법의 물분해 효율을 비교하였다.

• 전기화학회지
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• 제23권4호
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• pp.97-104
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• 2020

전기 물 분해 기술 중 주요 과제 중 하나는 귀금속의 Ir과 Ru 기반의 촉매를 대체할 수 있는 고성능, 저비용의 산소 발생 반응 (OER) 촉매를 개발하는 것이다. 본 연구에서는 CoSO₄와 Fe(NO₃)₃ 수용액을 1차 가열 후 KNO₃와 NaOH 추가 반응을 이용한 침전법을 이용하여 OER 촉매로 사용 가능한 역스피넬 구조의 약 44 nm 크기를 갖는 CoFe₂O₄ 나노 입자를 합성하였다. CoFe₂O₄ 나노 입자의 합성 시간을 조절하여 입자 및 결정립 크기를 제어하였다. CoFe₂O₄ 나노 입자의 합성 시간이 6시간일 때, 높은 전도성과 전기 화학 표면적을 가졌다. 이 CoFe₂O₄ (6 h)는 전류 밀도 10 mA/㎠의 과전압 및 Tafel slope는 각각 395 mV 및 52 mV/dec으로 나타났다. 또한, 이 촉매는 10 mA/㎠에서 18시간 동안 우수한 내구성을 나타냈다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.34-40
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• 2014

메조 세공을 갖는 SAPO-34 촉매를 2차 주형 물질로서 탄소 나노튜브(CNT)를 이용한 수열 합성 방법에 의해 성공적으로 합성했으며, CNT 첨가량(0.5, 1.5, 2.5 및 4.5 mol%)이 촉매 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 합성된 촉매들은 X-선 회절 분석(XRD), 주사 전자 현미경(SEM), 질소 흡탈착 등온선 및 암모니아 승온 탈착($NH_3$-TPD)을 통해 특성분석을 수행하였다. 합성된 촉매 중에서 1.5 mol% CNT를 첨가하여 제조된 SAPO-34 (1.5C-SAPO-34)가 가장 큰 메조 세공부피를 나타냈을 뿐만 아니라 총 산점의 양도 가장 높은 것으로 관찰되었다. 그러나 CNT의 함량을 그 이상 첨가하여 제조한 촉매들의 경우 결정의 크기가 너무 작아 오히려 메조 세공의 부피가 감소하는 것으로 나타났다. 제조된 촉매들의 dimethyl ether to olefins 반응에서 CNT 함량에 따른 촉매 수명과 경질 올레핀($C_2{\sim}C_4$)의 선택성을 연구하였다. 그 결과 1.5C-SAPO-34 촉매는 기존의 SAPO-34 촉매와 비교하여 더 우수한 경질 올레핀 선택도와 약 36%의 향상된 촉매수명을 나타났다.

• 한국진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.377-382
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• 2007

적층구조 촉매층(Al/Fe/Al)을 이용하여 열 화학기상증착(thermal chemical vapor deposition ; TCVD)법을 통해 탄소 나노튜브를(carbon nanotubes ; CNTs)를 합성하였다. Raman spectroscopy, SEM 및 HR-TEM 분석결과, G/D는 22.7이며, 직경이 $1.14\;{\sim}\;1.32\;nm$인 금속성의 단일벽 탄소 나노튜브(single-walled CNTs ; SWCNTs)의 다발(bundle)들이 기판 전체에 network 구조로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이는 최상층의 Al이 촉매인 Fe의 응집현상(agglomeration)을 막아주는 역할을 하여 작고 균일한 핵 생성 사이트(nucleation site)를 통해 좁은 직경분포를 가진 단일벽 탄소 나노튜브가 합성되었음을 알 수 있다.

• 공업화학
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• 제32권2호
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• pp.163-167
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• 2021

본 연구에서는 타이로신이 풍부한 펩타이드, Tyr-Tyr-Leu-Tyr-Tyr (YYLYY)를 이용하여 금 나노입자를 담지한 균일한 금-펩타이드 계층적 초분자 구조체의 합성에 대해 연구하였다. 펩타이드의 광가교 반응을 통해 다이타이로신 결합으로 자기조립된 펩타이드 나노입자를 합성하였고, 타이로신의 생체 광물화 특성을 이용하여 금-펩타이드 하이브리드 나노입자를 친환경적 방법으로 합성하였다. 합성된 금-펩타이드 하이브리드 나노입자는 투과 전자 현미경(TEM), 주사투과 전자 현미경(SEM), 동적 광산란(DLS), 자외선-가시광선 분광광도계(UV-Vis spectroscopy), 에너지 분산 X선 분광법(STEM-EDS), X선 회절 분석법(XRD)을 통해 분석하였다. 또한 합성된 금-펩타이드 하이브리드 나노입자는 메틸렌블루의 환원 반응에서 13.4 × 10-3 s-1의 반응속도 상수를 가지는 촉매 특성을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제15권2호
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• pp.83-89
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• 2012

전기화학적 석출에 의해 Ag-Au 합금층을 전극표면에 형성한 후 진한 질산으로 Ag만을 녹여내는 기법으로 나노다공성 금(nanoporous gold, NPG) 구조를 만들어 전기화학적 산소환원에 대한 촉매현상을 관찰하였다. 석출과정의 전구체의 농도비를 달리하였을 때 나타나는 NPG 표면구조의 변화를 주사전자현미경으로 관찰하고 전기화학적 표면적을 측정하였다. 전기화학적 산소환원 촉매 효율은 NPG 표면의 구조에 따라 달라졌는데, Ag/Au 비율이 2.0에 해당하는 NPG 구조에서 가장 우수한 촉매 현상이 관찰 되었다. 표면구조의 변화에 따른 촉매 활성 변화에서 다공성 구조의 역할이 매우 큰 기여를 하는 반면 표면적의 변화는 큰 영향을 미치지 않았다. 최적 조건의 NPG 구조상의 전기화학적 산소환원 과정의 메커니즘을 회전원판전극 실험을 통해 관찰하였는데, 산성 조건에서 NPG 전극에서 전기화학적 산소환원은 과산화수소를 거쳐 물이 생성되는 2-단계 4-전자 환원 메커니즘으로 진행되었고 염기성 조건에서는 산소가 4개의 전자 전달을 통해 물로 직접적으로 환원 되었다.

• 분석과학
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• 제20권4호
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• pp.302-307
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• 2007

$TiO_2$ 나노분말 제조시 HCl과$NH_4OH$의 첨가량에 따른 반응양상과 pH의 영향을 고찰하였다. Titanium tetra-isopropoxide의 가수분해 반응을 이용하여 nanosize의 $TiO_2$ 분말를 합성하였고, 촉매로 HCl과$NH_4OH$를 사용하였다. 촉매의 첨가량에 따른 반응양상과 생성된 $TiO_2$ 분말의 특성 변화를 조사하였다. 염기성 촉매인$NH_4OH$를 사용하였을 경우에 균질한 형상의 분말 형태의 $TiO_2$를 합성할 수 있었으며, 산성 촉매인 HCl을 사용하여 pH가 5.04 이하일 경우에는 괴상이나 과립의 형태로 생성되었다. 사용한 촉매의 종류와 양에 따라 저온의 결정상인 anatase의 생성속도와 보다 안정한 rutile 상으로의 상전이 속도가 영향을 받았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.258-263
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• 2017

본 연구에서는 글루코스 산화효소(glucose oxidase, GOx), 고분자인 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine, PEI), 카본나노튜브(carbon nanotube, CNT)와 벤조퀴논(benzoquinone, BQ)을 이용하여 글루코스 바이오연료전지를 위한 바이오 촉매를 합성하였다. 이를 위해, 지지체인 PEI/CNT 복합체에 BQ를 정전기적 인력을 통해 물리적으로 포집한 뒤, GOx를 담지시켜 합성하였다. 이는 기존에 전자 매개체로서 전해질에 풀어서 사용했던 BQ를 전해질이 아닌 촉매 내에 포집하여 촉매를 구성하였다는 개선점이 크며, 그 결과, BQ가 포집되지 않은 촉매 대비, 1.9배 상승한 $34.16{\mu}A/cm^2$의 최대전류밀도를 얻음을 통해 촉매활성이 개선되었음을 증명하였고, 바이오연료전지의 산화극 촉매로 이용 시, BQ가 포집되지 않은 촉매를 이용한 바이오연료전지에 비해 1.2배 상승한 $0.91mW/cm^2$의 최대출력밀도를 얻었다. 이를 통해 바이오연료전지의 산화극을 위한 촉매로서 GOx와 함께 담지된 매개체 BQ를 포함한 촉매 제조 가능성을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.111.2-111.2
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• 2010

One-dimensional nanostructures such as carbon nanotubes could be ideal templates for formation of metallic nanoparticles. Furthermore, bimetallic component nanoparticles have recently been interesting issues for having high catalytic activity. This work provides both a facile method to synthesize bimetallic catalysts via N atoms of carbon nanotubes and also a picture about how to design the optimal bimetallic catalyst for hydrogen generation from the hydrogen storage material. In principle, the ratio of one component to another component could be generically extended to fabricate the high-performance bimetallic catalysts on host nanostructures. Indeed, we demonstrate that the bimetallic catalyst composed of the optimum composition results in the excellent hydrogen generation property from an aqueous borane ammonia solution, thus being capable of satisfying the Depart of Energy in USA target required for many advanced applications even with the small amount of our bimetallic catalysts attached onto the N-doped carbon nanotubes. This high hydrogen generation rate is found to be attributed to the optimal distance between active Pt and cheap Ni atoms for effective hydrogen generation.