• 대한화학회지
• /
• 제37권12호
• /
• pp.1019-1024
• /
• 1993

상온에서 다결정 니켈 표면에서의 CO와 산소의 공동흡착을 XPS를 이용하여 연구하였다. 산소가 미리 흡착된 다결정 니켈 표면에서의 CO 흡착은 다음의 세 단계로 일어나고 있음을 발견하였다. 즉 초기의 낮은 CO 노출량에서는 니켈 표면에 미리 흡착된 산소와 CO가 일부 반응하여 $CO_2$가 형성되어 $CO_2$로 탈착하며, CO 노출량이 점차적으로 증가함에 따라 CO가 산소와 공동흡착을 일으키며, CO 노출량이 높아지면 미리 흡착된 산소의 양이 적을수록 더 많은 CO가 흡착됨을 관측하였다. 이것은 니켈 표면에 미리 존재하는 산소의 덮임율이 증가함에 따라 CO의 점차율이 감소하고 동시에 CO의 상대적인 흡착자리가 감소하기 때문으로 해석하였다. 한편 CO가 미리 흡착된 다결정 니켈 표면에 산소를 흡착시키면 산소 노출량이 낮을 때는 미리 흡착된 CO가 산소의 흡착을 저해하며, 산소 노출량이 증가하면 CO가 해리흡착되고, 이와 동시에 산소가 니켈 표면에서 해리흡착되어 NiO층을 빠른 속도로 형성함을 관측하였다. CO의 해리흡착은 흡착된 CO와 기체상의 $O_2$의 충돌에 의한 에너지 전이 때문인 것으로 해석된다.

• 한국진공학회지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.183-188
• /
• 2008

내각준위 X선 광전자 분광법을 이용하여 Pt(111) 표면 위에 증착된 Fe 초박막의 산소 흡착에 대한 연구를 수행하였다. 6개 단층 이하의 두께를 갖는 Fe 초박막을 상온에서 산소에 노출시켜 산소 원자가 화학흡착된 것을 확인하고, 후열처리 과정에 따른 탈착 및 Fe층의 변화를 살펴보았다. 흡착된 산소 원자는 $600{\sim}700K$에서 부분적으로 탈착되고, 700 K 이상에서 Fe 원자들이 Pt 기판 안으로 섞여 들어감을 내각준위 스펙트럼 세기들로부터 알 수 있었다. Fe 원자들과 Pt 원자들 간의 섞임은 산소가 흡착되지 않은 경우와 거의 동일한 경향을 보였으며, 섞임에 의한 Fe-Pt 합금의 형성은 Fe $2p_{3/2}$ 광전자 스펙트럼의 속박에너지의 변화로부터 확인할 수 있었다. 탈착되지 않고 남은 산소의 양은 전체의 1/2로서 속박에너지가 $600{\sim}700K$ 사이에서 탈착된 산소보다 약 1.3 eV 커서 Fe층 위에 흡착된 산소들과는 다른 상임을 알 수 있었다. 이들 산소 원자는 1000 K에서야 탈착되었다.

• 청정기술
• /
• 제24권4호
• /
• pp.348-356
• /
• 2018

분자전산 모사 방법에 의하여 슬릿 기공과 무작위 에칭 흑연(randomly etched graphite, REG) 기공을 가지는 탄소계 흡착제에서 산소, 질소 그리고 아르곤에 대한 흡착 평형을 계산 하였다. 흡착량 계산에서 흡착제와 흡착질의 신뢰할 만한 모델은 공업적 흡착 분리 공정의 정확한 설계에 매우 중요하다. $5.6{\AA}$의 가장 작은 물리적 기공 크기에서 오직 산소만이 기공의 중심에 흡착하였으며, $5.9{\AA}$부터 질소와 아르곤이 흡착을 시작하였다. 균일한 표면을 가지는 슬릿기공이 결함 기공의 불용 부피와 접근이 불가능한 부피로 인하여 표면에 이질성을 가지는 REG 기공보다 더 높은 흡착 능력을 보였다. 탄소계 흡착제의 경우 질소보다 산소가 높은 흡착량을 보였으며, 기공이 큰 경우 산소와 아르곤의 흡착량은 동일함을 보였다. 298 K에서 흡착 등온선 계산으로부터 압력이 증가할수록 질소에 대한 산소의 흡착량의 비율이 높아짐을 보였다.

• 공업화학
• /
• 제5권2호
• /
• pp.189-198
• /
• 1994

초고진공하에서 열탈착 실험에 의하여 오산화바나듐 촉매상에서 일산화탄소와 메탄올의 홉착특성을 연구하였다. 일산화탄소는 오산화바나듐 촉매표면의 격자산소 결함을 갖는 바나듐이온이나 바나듐이온에 결합된 이중결합성 산소에 흡착하였다. 격자산소 결함을 갖는 바나듐이온에 흡착한 일산화탄소는 380K에서 탈착되었으며, 바나듐이온에 결합된 이중결합성 산소에 흡착한 일산화탄소는 격자산소와 결합하여 탄산기의 형태를 형성한 후 이산화탄소로 탈착되면서 촉매 표면을 환원시켰다. 선흡착되거나 후흡착되는 산소에 의하여, 탄산기의 형태로 흡착하는 일산화탄소의 흡착량은 증가하였다. 오산화바나듐 촉매상에서 메탄올을 흡착시킨 후 메탄올, 포름알데히드, 일산화탄소, 수소 등의 열탈착실험에 의하여 메탄올의 흡착특성을 연구하였다. 메탄올은 298 K에서 오산화바나듐 촉매상에 methoxy와 hydroxyl기를 형성하면서 분해흡착하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2005년도 춘계학술발표논문집
• /
• pp.315-317
• /
• 2005

공기중의 산소농축 PSA 기술로 RPSA(Rapid Pressure swing adsorption)이 적용되므로 1979년 이후 소형의 의료용 장치로 상업화되기 시작하였다. 산소발생기(산소농축기)의 경우에도 개량형 RPSA방식을 적용한 기술로써 최근 우리나라도 고령화 사회가 되므로써 의료용으로 사용이 확대되고 있으며, 기타 작업장이나 특수 시설 등에서 사용이 증대되고 있다. 이러한 산소농축기의 핵심부품 중의 하나인 흡착탑의 경우 흡착제 구성 및 흡착탑의 구조에 의하여 성능이 좌우되고 있다. 현재 상용화된 제올라이트의 각 흡착제의 흡착특성을 도출하기 위하여 압력, 온도, 수분함유량에 따른 파과곡선을 측정하여 흡착탑의 단수에 따른 최적 단수를 도출하였다.

• 에너지공학
• /
• 제4권1호
• /
• pp.76-84
• /
• 1995

본 연구에서는 코코넛 껍질로부터 제조한 활성탄을 열 및 산소-암모니아의 혼합가스로 전처리하여 표면의 특성 변화와 이산화황 흡착능에 미치는 영향을 살펴보았다. 전처리한 활성탄으로 이산화황 흡착실험을 수행한 결과, 전처리한 활성탄은 기본 활성탄 시료보다 높은 흡착능력을 보였다. 본 연구의 전처리 실험에서는 산소와 암모니아를 주입하여 활성점을 제공하는 산소와 환원성 분위기를 조성하는 질소관능기를 도입하였다. 전처리 조건은 0∼25%의 암모니아와 473∼1273K의 온도이며 처리조건을 변화시킴으로써 표면 기능의 척도가 되는 세공구조와 원소조성 및 표면 관능기 등에 직접적인 영향을 주었다. 흡착능력은 고정층 반응기에서 전자 비틀림 저울로 이산화황 흡착량을 측정하여 비교하였고, 이 과정 중의 활성탄 표면의 특성변화를 원소분석, 승온탈착법, 산-염기 적정법, 주사현미경법 등의 분석 방법을 통해서 알아보았다. 그 결과, 이산화황의 최대 흡착 능력은 온도조건 973∼1173K에서 나타났다. 또한, 암모니아로 처리하지 않은 활성탄에 비하여 암모니아로 처리한 활성탄은 그 주입농도에 관계없이 이산화황의 흡착제거율을 약 48% 정도 향상시켰다.

• 한국재료학회지
• /
• 제1권4호
• /
• pp.184-190
• /
• 1991

고분해능 전자에너지손실과 자외선광전자분광법을 사용하여 단결정 ZrC(111)면의 산소흡착을 연구하였다. 산소는 낮은 산소노출량에서 $(\sqrt{3}{\times}\sqrt{3})R30^{\circ}$ 구조로 흡착된다. 노출량이 승가하면 $1{\times}1$ 구조로 바뀌는데 이때 흡착하는 산소원자는 $(\sqrt{3}{\times}\sqrt{3})R30^{\circ}$ 구조에서보다 흡착높이가 낮으며 3-fold hollow site의 중심에 놓이지 않고 bridge site에 가까와진다. 서로 다른 산소흡착 거동은 개끗한 ZrC(111) 표면에서 두개의 표면전자상태에 기인한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
• /
• pp.153-153
• /
• 2000

Si 산화는 반도체 공정상 필요한 과정으로 산업적으로나 학문적으로 중요하고 많이 연구되었다. 이중에서 Si(1110-7x7표면에서 초기 흡착된 산소는 준안정적 상태로 존재하며 표면온도, 산소의 노출량 그리고 진공도에 따라 그 수명이 제한된다. 이러한 준안정적 상태의 산소의 화학적 성질은 여러 표면분석장비가 동원되어 연구되었으나 아직까지 논쟁이 되고 있다. 이 경우 산소가 어떤 상태로 존재하는가는 표면화학종을 검출함으로서 해결될 수 있다. 저에너지 Cs+ 이온 반응성 산란은 이러한 요구를 충족시킬수 있는 가장 적합한 실험 방법중의 하나이다. 저에너지 Cs+ 이온 산란의 특징 중의 하나는 입사된 Cs+ 이온이 표면에 흡착된 화학종과 충돌후 탈착되면서 반응을 하여 송이 이온을 형성한다는 것이다. 이 송이 이온을 관측함으로서 표면에 존재하는 화학종을 알아 낼 수 있다. 이에 산소가 흡착된 Si(111)-7x7 표면에서의 산소의 준안정적 상태가 저에너지 Cs+ 이온 산란 실험을 통하여 연구되었다. 실험은 0.2-2L(1Langmuir = 10-6 Torr x 1 sec) 산소 노출량과 -15$0^{\circ}C$ - $25^{\circ}C$의 표면온도 그리고 5eV - 20eV의 Cs+ 이온 충돌에너지에서 CsSiO+ 이온이 유일한 생산물로서 검출되었다. CsSiO+ 이온은 입사된 Cs+ 이온과 표면에 존재하는 SiO 분자가 충돌 후 반응하여 탈착된 것으로 생각된다. 이것은 낮은 산소 노출량 즉, 초기 산화 단계에서 SiO가 표면에 존재한다는 것을 의미한다. 즉, 산소 분자는 산화단계의 초기에 해리되어 표면에 흡착되고 선구물질인 SiO를 형성함을 제시한다. 최근의 이론적 계산인 density functional calculation에서도 산소분자가 Si(111)-7$\times$7 표면의 준안정적 산화상태의 선구물질일 가능성을 배제한다. 이는 본 저에너지 Cs+ 이온 반응성 산란실험을 뒷받침하는 계산 결과이다. 높은 Cs+ 이온 충돌에너지에서 CsSi+, Si+, SiO+, Si2+, Si2O+ 등이 추가로 검출되었다. 이는 CsSi 이온을 제외하고 수 keV의 충돌에너지를 사용하는 이차 이온 질량 분석법과 비슷한 결과이다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제38권5호
• /
• pp.242-248
• /
• 2016

연료전지에서의 전체 반응 속도는 산화전극에서 일어나는 수소산화반응에 비해 그 반응 속도가 현저히 느린 환원전극에서의 산소환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)에 의해 결정된다. ORR 효율성 평가를 용이하게 하는 지표(descriptor)로서 촉매 표면에서의 산소원자 흡착강도를 활용하는데, 산소흡착강도는 촉매 표면의 기하학적 구조 변형에 따른 전자구조를 변형함으로써 조절할 수 있다. 이에 본 연구에서는 백금 표면의 원자모델을 이용하여 표면의 기하학적 구조가 산소흡착강도에 미치는 영향과 그 원인을 밀도범함수이론(density functional theory, DFT) 계산을 통해 분석하였다. 먼저, 기하학적 구조를 인위적으로 변형시킨 Pt(111) 표면에서의 산소흡착반응을 밀도범함수이론 계산을 이용해 분석함으로써 기하학적 구조변화가 산소흡착강도에 미치는 영향(strain effect)을 확인하였다. 최적화한 Pt 격자상수($3.977{\AA}$)에 ${\pm}1%$ 간격의 변화율을 적용하고 각 변화율마다의 산소흡착강도를 계산하였는데, Pt-Pt 원자 간 거리가 멀어질수록 산소흡착강도가 강해지는 것을 확인하였다. 이는 원자 간 거리가 증가할수록 d-band center가 페르미 준위(Fermi level)쪽으로 이동하게 되며, 이로써 일부 반결합 오비탈(anti-bonding orbitals)에 전자가 채워지지 않기 때문에 전체적으로 반결합 오비탈이 형성될 가능성이 적어지기 때문이다. 결과적으로, 순수한 백금이 가진 격자상수($3.9771{\AA}$) 보다 약 2~4% 작은 백금 표면 격자크기를 가질 수 있도록 유도할 수 있다면 산소흡착강도가 적절히 약하게 조절될 수 있으며, 이는 순수한 백금보다 더 향상된 ORR 성능을 가진 촉매물질 개발 연구를 위한 기초자료로서 활용할 수 있을 것이다.

• 공업화학
• /
• 제5권4호
• /
• pp.609-615
• /
• 1994

기체크로마토그래프에 직접 연결한 펄스 반응장치를 이용하여 10wt% $Ag/{\alpha}-Al_2O_3$ 촉매상에서 에틸렌 부분산화반응을 수행하였다. 산소가 분자흡착상태로 존재하기 어려운 실험온도에서 산소를 주입한 후 에틸렌을 주입하였을 때 산화에틸렌이 발생하였으며, 이 결과로부터 원자상태의 흡착산소가 산화에틸렌 생성에 관여함을 알 수 있었다. 흡착산소량과 몸체산소량을 감소시키면 산화에틸렌의 선택도는 감소하였다. 생성된 산화에틸렌은 에틸렌과 흡착산소로 분해되거나 아세트알데히드로 이성질화되었으나, 아세트알데히드로의 이성질화반응은 먼저 흡착된 산소에 의해서 크게 억제되었다.