• 제목/요약/키워드: 산화 반응속도론

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산화아연(酸化亞鉛)의 탄소열환원반응(炭素熱還元反應)에서 산화철(酸化鐵)의 영향(影響) (Carbothermic Reduction of Zinc Oxide with Iron Oxide)

  • 김병수;박진태;김동식;유재민;이재천
    • 자원리싸이클링
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    • 제15권4호
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    • pp.44-51
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    • 2006
  • 대부분 전기로 분진 처리공정은 전기로 분진으로부터 아연을 회수하기 위하여 전기로 분진에 함유된 산화아연의 환원제로 탄소를 사용한다. 본 연구에서는 산화아연의 탄소열환원반응에 관한 전기로 분진의 주성분 중의 하나인 산화철의 영향에 대하여 속도론적으로 조사되었다. 실험은 반응온도 1173 K-1373 K 범위에서 중량감량법을 이용하여 수행되었다. 실험결과, 적절한 량의 산화철 첨가는 산화아연의 탄소열환원반응 속도를 증진시키는 것으로 나타났다. 이것은 산화철이 산화아연의 탄소열환원반응에서 탄소의 gasification 반응을 촉진시키기 때문으로 관찰되었다. 표면화학반응이 율속인 shrinking core model 1173 - 1373 K 범위에서 고체 탄소에 의한 산화아연의 환원반응 속도 데이터를 분석하는데 유용한 것으로 분석되었다. ZnO-C 반응계에서 활성화 에너지는 224kJ/mol (53 kcal/nol)로, $ZnO-Fe_{2}O_{3}-C$ 반응계에서 활성화 에너지는 175kJ/mol(42kca1/mol)로 그리고 ZnO-밀스케일-C 반응계에서 활성화 에너지는 184 kJ/mol (44 kcal/mol)로 각각 계산되었다.

상용 핵연료 피복관의 대량수소화 반응속도 연구

  • 김선기;김용수
    • 한국원자력학회:학술대회논문집
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    • 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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    • pp.243-249
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    • 1998
  • 상용 핵연료 피복관 재료로 사용되고 있는 Zircaloy-2와 Zircaloy-4 및 ZIRLO$^{TM}$에 대한 수소와의 반응거동 및 속도론적(kinetic) 자료를 얻기 위하여 electro-microbalance가 장착된 TGA (thermogravimetric analysis) 장치를 이용하여 30$0^{\circ}C$~50$0^{\circ}C$의 온도범위에서 1기압 수소와의 반응에 따른 무게증가를 in-situ로 측정하였다. Zircaloy와 수소와의 반응거동은 chamber내 온도상승시 생성되는 산화막에 의해 초기에는 느린 반응이 진행되는 영역이 존재하고 온도가 낮은 35$0^{\circ}C$ 이하에서는 이것이 잠복기 형태로 나타난 후 직선속도법칙(linear rate law)을 따르며 반응이 가속화되는 것으로 나타났고 40$0^{\circ}C$ 이하의 저온에서는 직선속도법칙에서 반응이 지연되는 방향으로 약간의 편차(deviation)가 관찰되었다. 그 결과 Zircaloy-2와 ZIRLO$^{TM}$가 Zircaloy-4보다 수소와의 반응속도가 빠르고 활성화에너지가 낮은 것으로 나타났으며 직선속도법칙을 근거로 하여 각각 1.1x$10^{7}$ exp(-20,800/RT)와 1.5x$10^{6}$exp(-18,000/RT) 및 6.9x$10^{7}$ exp(-23,800/RT) (mg/dm$^2$/min) 의 속도상수를 도출하였다. 또한, 열구배가 존재하지 않는 out-of-pile 조건하에서도 'sunburst' 형태의 국부적 수소침투가 발생할 수 있음이 ~l,000 ppm이상의 수소침투 시편에서 확인되었다. ~3,000ppm이상 침투하게 되면 표면에 수소화물이 농축되어 있는 hydride layer가 형성됨을 관찰하였으며 ~5,000ppm 이상의 경우에는 수소화물의 방향성이 random하였으며 특히, ZIRLO$^{TM}$ 시편의 경우에서는 원주방향으로 길게 이어진 수소화물과 기계적 성질에 치명적인 반경방향의 수소화물이 평행하게 배열된 것을 관찰하였다.

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Cr(VI)-헤테로고리 착물(Cr(VI)-Isoquinoline)를 이용한 치환 벤질 알코올류의 산화반응과 속도론에 관한 연구 (A Study for Kinetics and Oxidation Reaction of Substituted Benzyl Alcohols using Cr(VI)-Heterocyclic Complex(Cr(VI)-Isoquinoline))

  • 박영조;김영식
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제14권11호
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    • pp.6000-6007
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    • 2013
  • 유기합성 과정에서 응용범위가 넓고 안정한 알코올류의 산화제에 대해 많은 연구가 진행 되고 있으며, 그중에서도 Cr(VI)-계열의 시약들이 산화제로 널리 이용되어 왔다. 그러므로 유기 용매에 잘 용해되고, 일차 알코올을 알데히드까지만 산화시키는 산화제의 합성과 그에 따르는 메카니즘 규명이 필요하게 되었다. Cr(VI)-헤테로고리 착물인 Cr(VI)-isoquinoline를 합성하여, 적외선 분광광도법(IR), 유도결합 플라즈마(ICP) 등으로 구조를 확인하였다. 또한 여러가지 용매 하에서 Cr(VI)-isoquinoline를 이용하여 벤질 알코올의 산화반응을 측정한 결과 유전상수(${\varepsilon}$) 값이 큰 용매 순서인 시클로헥센<클로로포름<아세톤$CH_3$, m-Br, m-$NO_2$)을 효과적으로 산화시켰다. 여기서 전자받개 그룹들은 반응 속도가 감소한 반면에 전자주개 치환체들은 반응속도를 증가시켰고, Hammett 반응상수(${\rho}$) 값은 -0.69(308K) 이였다. 그러므로 본 실험에서 알코올의 산화반응 과정은 먼저 크로메이트 에스테르 형성과정을 거친 후, 속도결정단계에서 수소화 전이가 일어나는 메카니즘임을 알 수 있었다.

크롬(VI)-헤테로고리 착물(2,4'-비피리디늄 클로로크로메이트)에 의한 치환 벤질 알코올류의 산화반응에서 속도론과 메카니즘 (Kinetics and Mechanism of the Oxidation of Substituted Benzyl Alcohols by Cr(VI)-Heterocyclic Complex (2,4'-Bipyridinium Chlorochromate))

  • 박영조;김영식
    • 공업화학
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    • 제25권6호
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    • pp.648-653
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    • 2014
  • 크롬(VI)-헤테로고리 착물(2,4'-비피리디늄 클로로크로메이트)을 합성하여, 적외선 분광광도법(IR), 유도결합 플라즈마(ICP) 등으로 구조를 확인하였고, 여러 가지 용매 하에서, 2,4'-비피리디늄 클로로크로메이트를 이용하여 벤질알코올의 산화반응을 측정한 결과, 유전상수값의 증가에 따라 반응도 증가했다는 것을 보였다. 그 순서는 : N,N-디메 틸포름아미드(DMF) > 아세톤 > 클로로포름 > 시클로헥센산 촉매(HCl)를 이용한 DMF 용매 하에서, 2,4'-비피리디늄 클로로 크로메이트은 벤질 알코올(H)과 그의 유도체들(p-$CH_3$, m-Br, m-$NO_2$)을 효과적으로 산화시켰다. 전자받개 그룹들은 반응 속도가 감소한 반면에 전자주개 치환체들은 반응속도를 증가시켰고, Hammett 반응상수(${\rho}$) 값은 -0.67 (303 K)이었다. 속도결정단계에서 크로메이트 에스테르의 형성과정을 거친 후, 양성자 전이가 일어났다.

고주파 마그네트론 반응성 스퍼터링에 의해 제조한 $\textrm{TiO}_2$박막의 미세조직과 광학적 특성 (The microstructure and optical properties of $\textrm{TiO}_2$ thin film by rf magnetron reactive sputtering)

  • 노광현;박원;최건;안종천
    • 한국재료학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.21-26
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    • 1997
  • 고주파 마그네트론 반응성 스퍼터링(rf magnetron reactive sputtering)으로 티타늄산화물 박막을 제조하여 산소비율에 따른 반응성 스퍼터링의 증착기구를 조사하고 산소비율 및 기판온도에 따른 산화물 조성의 변화, 미세조직, 광학적 특성의 변화를 연구하였다. 기존의 진공기상증착법으로 증착만 박막에 비해, 금속타겟을 사용하여 높은 증착속도를 얻을 수 있는 반응성 마그네트론 스퍼터링으로 성막한 티타늄산화물 박막은 치밀도가 우수하여 높은 굴절률(2.06)과 높은 광투과율을 보였다. 상온에서 성막된 티타늄 산화물박막의 경우, 산소비율이 낮은 조건에서는 다결정형의조직을 보였으나 산소비율이 높은 경우에는 비정질조직을 나타냈으며, 기판온도가 30$0^{\circ}C$ 이상에서는 산소비율에 상관없이 다결정형의 조직을 나타냈다. 하지만 산소비율이 임계값이상에서는 박막의 조성, 증착속도 등이 거의 변하지 않는 안정된 증착조건을 보였다. 30% 이상의 산소비율의 반응성 스퍼터링의 조건에서는 TiO$_{2}$의 조성의 박막으로 성장하여 약 3.82-3.87 eV의 band gap을 나타냈으며 기판온도의 증가에 따라 비정질 TiO$_{2}$에서 다결정 TiO$_{2}$으로 조직의 변화를 보여 광투과도도 약간 증가하는 경향을 나타냈다.

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아쿠아옥소몰리브텐(V) 이합체 착물과 바나듐(V)과의 반응에 대한 속도와 메카니즘 (Rates and Mechanism of the Reactions of Aquaoxomolybdenum(V) Dimer with Vanadium(V))

  • 김창수;이문평
    • 대한화학회지
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    • 제30권6호
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    • pp.532-537
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    • 1986
  • $VO_2^+$$[Mo_2O_4(H_2O)_6]^{2+}$의 반응에 대한 속도론은 25$^{\circ}$C에서 분광광도법으로 연구하였다. $[Mo_2O_4(H_2O)_6]^{2+}$이 산화반응의 화학양론은$ Mo_2^V + 2V^V {\rightleftharpoons} 2Mo^{VI} + 2V^{IV}$이다. 관찰된 유사일차속도상수, $k_{obs}$는 수소이온과 $ VO^{2+}$에 의존한다. $[Mo_2O_4(H_2O)_6]^{2+}$$VO^{2+}$의 산화-환원반응에 대한 메카니즘이 제시되며 이에 대하여 논의된다.

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테트라키스 피콜리나토류 텅그스텐(Ⅳ) 착물의 Inertness에 관한 연구

  • 장주환
    • 대한화학회지
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    • 제34권1호
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    • pp.85-90
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    • 1990
  • Tetrakis(picolinato)tungsten(IV) 착물에 과량의 methylpicolinic acid를 가하여, 무극성 용액에서 얼마나 inert한지를 60 ~ 120$^{\circ}C$ 및 키실렌의 환류조건에서 분광학적 방법을 관찰하였다. 산소접촉 여부에 무관하게 90$^{\circ}C$에서 2일간은 inert하였으나 산소접촉하에서는 존재하는 리간드농도 제곱에 역비례하는 속도상수를 보이며 급격히 산화되며 리간드를 잃었다. Ar기체하에서 sealing한 시료는 반응속도상수 [k($sec^{-1}$)] = $8.8{\times} 10^{-7}$를 보이며 50일까지 반응속도론적으로 안정하였다. 배위된 질소의 인접 양성자($H_6$)의 화학적 이동은 없었으나 리간드를 잃음에 따라 intensity가 감소하였으며 새로운 유리리간드의 $H_6$ peak가 생성됨을 확인하여 치환반응은 일어나지 않고 착물이 산화되며 리간드를 잃고 있음을 확인하였다.

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Gluconobacter melanogenus 로부터의 폴리올 탈수소효소에 대한 반응속도론적 특성에 관한 연구 (Kinetic Properties of the Dye-Coupled Cytoplasmic Polyol Dehydrogenase from Gluconobacter melanogenus)

  • 김강화;이현재
    • 대한화학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.315-321
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    • 1980
  • G. melanogenus로부터 분리한 폴리올 탈수소 효소는 이미 알려진 바의 다른 폴리올 탈수소 효소와는 달리 조효소로서 2,6-dichlorophenolindophenol (DPIP)와 같은 인위적 전자 수용체를 필수로 요구하고 있음으로 이 특수 효소의 반응메카니즘을 반응속도론적 연구를 통하여 규명코저 시도하였으며, 폴리올 산화반응에 대한 초기속도 측정실험과 효소반응 산물인 케토산에 의한 저해 실험을 통하여 이 반응은 Ping-Pong Bi-Bi형의 반응메카니즘으로 진행됨을 확인하였다. 따라서 두 기질 즉 포리올로서 D-mannitol 및 전자수용체로 DPIP가 효소에 의하여 반응이 진행될 경우 D-mannitol이 우선 효소와 작용하며 첫 반응산물로서 해당하는 케토산인 D-fructose가 생성될 것으로 기대되며 이 반응이 전체 반응속도를 조절하는 과정일 것이라고 추측하였다.

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규산(硅酸)나트륨 수용액(水溶液)의 솔-젤 반응속도론적(反應速度論的) 고찰(考察) (A Study on the Sol-Gel Reaction Kinetics of Sodium Silicate Solution)

  • 김철주;윤호성;장희동
    • 자원리싸이클링
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    • 제17권6호
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    • pp.34-42
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    • 2008
  • 본 연구에서는 yellow silicomolybdate method를 이용하여 규산나트륨 수용액의 특성, 핵 생성에 필요한 규산나트륨 수용액의 산화반응 특성 그리고 출발용액의 솔젤 반응특성을 기초로 하여 실리카 솔 형성에 대한 반응속도론적 고찰을 하였다. $SiO_2$를 2wt% 함유한 규산나트륨 수용액은 황산으로 산화시키기에 적당하였으며, 규산나트륨 수용액중의 나트륨 이온을 제거한 후, 안정된 실리 케이트 수용액을 얻기 위한 용액의 pH는 9 이상이었다. 규산종과 실리카 핵 표면 사이의 축중합 반응에 관한 속도론적 연구는 반응온도 $20{\sim}80^{\circ}C$, 수용액의 pH 10에서 수행하였다. 반응은 두 영역으로 구분되는데, 규산종의 농도가 높은 영역에서는 축중합 반응에 의해 제한을 받으며, 낮은 농도 영역에서는 화학흡착된 규산종이 실리카로 응축되는 공정에 영향을 미친다. 전체 축중합 반응은 규산종 농도의 1차 반응으로 진행되며, 축중합 반응은 무정형 실리카의 용해도에 접근하기 보다는 가평형점($C_x$) 향하여 진행된다. 본 연구조건에서 무정형 실리카의 용해열은 3.34 kcal/mol이었고 축중합 반응의 활성화에너지는 3.16 kcal/mol이었다.