• 한국가스학회지
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• 제19권5호
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• pp.20-28
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• 2015

탄화수소 선택적 촉매환원공정에서 ${\gamma}$-알루미나에 지지된 금속 산화물 촉매의 크기 및 형태에 따른 질소산화물 ($NO_x$) 저감 특성에 대해 조사하였다. 환원촉매로는 Ag, Cu 및 Ru를 사용하였으며, n-heptane을 환원제로 사용하였다. Ag/${\gamma}$-$Al_2O_3$ 촉매의 경우 온도범위 $250{\sim}400^{\circ}C$에서 20 nm>50 nm>80 nm 순으로 Ag의 크기가 작을수록 $NO_x$ 전환효율이 높게 나타났다. 금속 산화물 촉매의 형태에 따른 영향은 구형과 선형에 대해 살펴보았다. Ag와 Cu는 동일한 조건에서 선형이 구형보다 $NO_x$ 전환효율이 높은 것으로 나타났으나, Ru의 경우에는 형태에 따른 영향이 거의 관찰되지 않았다. 사용된 금속산화물 촉매 중에서 Ag를 사용했을 때 $NO_x$ 저감효율이 가장 높았으며, 선형의 Ag를 사용했을 때 $300^{\circ}C$의 반응온도에서 대부분의 $NO_x$를 제거할 수 있었다. Cu와 Ru 촉매상에서는 NO가 환원되기보다는 $NO_2$로의 산화반응이 우세하여 전체적으로 $NO_x$ 저감효율이 낮게 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권2호
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• pp.121-128
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• 2006

티타늄 함유 제올라이트 촉매 TS-1과 Ti-MCM-22를 이용하여 과산화수소를 산화제로 한 프로필렌 에폭시화반응을 수행하였으며, 반응에 미치는 촉매량, 한계 반응물인 과산화수소의 양, 교반 속도, 반응 온도, 압력, 용매 및 생성물 억제 효과를 조사하였다. TS-1은 우수한 부분 산화반응 촉매로 표준 반응조건($45^{\circ}C$, 7 atm, 0.5 g catalyst, 2.5 wt％ $H_2O_2$, 메탄올 용매, 1,000 rpm 교반)에서 95％ 이상의 $H_2O_2$ 전화율과 94％ 이상의 산화프로필렌(propylene oxide, PO) 선택도를 얻을 수 있었다. 한편 아세토나이트릴(acetonitrile) 용매 하에서 반응 실험을 한 결과 Ti-MCM-22는 99％의 $H_2O_2$ 전화율과 100％에 근접하는 산화프로필렌 선택도를 보이며, 양론비에 가까운 수율을 보였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.168.1-168.1
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• 2017

화석연료를 대체하기 위한 에너지원으로서 수소에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수전해는 무한 청정한 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 기술로써 대표적으로 알칼리 수전해(alkaline water electrolysis, AWE)와 고분자 전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis, PEMWE)가 있다. 그 중, AWE는 알칼리 분위기에서 물분해 반응이 진행되어 촉매의 부식 위험성이 비교적 낮기 때문에 상대적으로 저렴한 비귀금속 산화물 촉매를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 비귀금속인 Cu, Co를 이용하여 $CuCoO_4$를 합성한 후 산소 발생 촉매 물질로 활용하여 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER)특성을 고찰하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.101-102
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• 2014

수소제조용 SMR(steam methane reforming) 공정에 사용될 수 있는 FeCrAl 다공체의 지지체-촉매의 결합력을 향상시키기 위하여 PEO(plasma electrolytic oxidation)법을 이용하여 FeCrAl 표면에 산화물을 형성시켰다. 열처리, 저전압, 고전압, 전해질 농도 등의 공정 조건에 따른 산화막의 형성 거동 및 형성된 산화물의 상분석 등을 진행하였다. PEO 공정을 이용하여 형성된 산화막은 다른 공정에 의하여 형성된 산화막과 비교할 때 치밀한 특징을 보였다. 따라서 본 연구를 통하여 향후 SMR 공정에 사용될 수 있는 FeCrAl 다공체의 내구성 및 수명 향상에 도움을 줄 것으로 기대되었다.

• 한국진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.277-284
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• 2013

아세틸렌과 수소기체를 원료기체로 하고 육불화황을 첨가기체로 하여 열화학 기상 증착하에서 탄소코일을 합성하였다. 이 때 산화실리콘 기판위의 니켈막을 탄소코일 성장의 촉매로 사용하였다. 성장된 탄소코일의 생성밀도, 형상, 기하구조 등을 수소 플라즈마 전처리의 유무에 따라 조사하였다. 상대적으로 짧은 시간(1분)의 수소 플라즈마 전처리는 탄소 마이크로 코일을 우세하게 성장시켰다. 긴 시간(30분)동안의 수소플라즈마 전처리는 탄소마이크로 성장 축을 따라 수많은 탄소 나노코일이 들어붙어 있는 특이한 구조를 보였다. 이 특이한 구조는 매우 작은 니켈 촉매의 알갱이를 효과적으로 지지할 수 있는 촉매 지지대로서의 역할을 할 수 있을 것으로 예견되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.164.1-164.1
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• 2016

본 연구에서 지지체로 사용된 단결정 형태의 수산화인회석(Hydroxyapatite)은 칼슘과 인산염으로 구성된 무기물이다. 염기 조건 (10 M NaOH)에서 수열합성법 (Hydrothermal method)을 이용하여 단결정 형태의 수산화인회석을 합성하였다. 합성된 단결정 수산화인회석의 표면에 이온 교환 반응을 통하여 은 원자를 도입하였으며, 아르곤 및 수소 기류 (96% Ar, 4% $H_2$) 조건에서 가열하는 온도를 조절하는 것으로 은 나노 입자를 생성시켰다. 합성된 샘플은 XRD 패턴 및 TEM 이미지 분석을 통하여, 수산화인회석의 합성 및 은 나노 입자가 형성된 것을 확인하였다. 합성된 샘플을 유기 반응 촉매로 사용하여 여러 가지 알코올 (1차, 2차 알코올)의 산화 반응에 응용하였으며, UV-Visble light 영역에서의 메틸렌 블루 분해 반응 실험에 광촉매로서 사용하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.9.1-9.1
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• 2011

나노입자는 벌크에 비해 월등히 큰 비표면적(surface-to-volume ratio)과 작은 사이즈에서 오는 양자효과로 인해 촉매나 나노 전자 소자 등 여러 분야에서 응용되고 있다. 특히 백금 나노입자는 수소나 메탄올의 산화, 산소환원 반응의 독보적인 촉매로서 연료전지의 산화극과 환원극의 촉매로 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 높은 가격의 백금의 사용량을 줄일 수 있는 합금 나노입자 촉매에 대한 연구의 일환으로 Pd, Au, Cu, Ag 등의 원소를 활용한 합금 나노입자에 대한 구조 및 열역학적 안정성에 대한 연구를 수행하였다. 다양한 합금에 대한 원자간 포텐셜을 개발하였고, 이를 기반으로 몬테카를로 및 분자동력학 시뮬레이션을 수행하여 Pd-Pt, Cu-Pt, Ag-Pt, Au-Pt 이원계 합금 나노입자의 다양한 원자 구조 및 형상에 따른 결합에너지와 열역학적 특성에 대하여 분석하였다.

• 세라미스트
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• 제19권1호
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• pp.75-85
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• 2016

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.398-402
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• 2012

본 연구는 암모니아와 물이 함께 존재하는 황화수소를 선택적 산화 반응을 통해 원소 황의 형태로 제거하는 기상 촉매 공정의 개발에 관한 것이다. 최적의 촉매를 개발하기 위해 여러 가지 금속산화물에 대한 반응성 실험 결과 $Fe_2O_3/SiO_2$ 촉매가 $240{\sim}280^{\circ}C$의 온도 범위에서 90% 이상의 $H_2S$ 전화율과 아주 낮은 $SO_2$ 방출을 나타내어 실제 공정에 적용하기에 가장 적합하였다. $Fe_2O_3/SiO_2$ 촉매 상에서 황화수소의 선택적 산화 반응에 대한 메커니즘 규명을 위하여 반응 온도, $O_2/H_2S$ 몰 비, 암모니아와 수증기의 분압이 촉매 활성에 미치는 영향에 관하여 고찰하였다. 전화율은 반응 온도가 $260^{\circ}C$에서 최대값을 보였고, $280^{\circ}C$ 이상에서는 전화율과 원소 황의 선택도가 모두 감소하는 경향을 나타내었다. $O_2/H_2S$ 비가 0.5에서 4로 증가하면 전화율이 증가하였으나 선택도는 크게 감소하였다. 암모니아 분압이 증가하면 전화율이 증가하고 $SO_2$ 발생은 감소하였으며 원소 황의 선택도가 증가하였다. 수증기가 함께 존재하면 전화율과 원소 황의 선택도는 감소하고, ATS의 선택도가 증가하였다.

• 청정기술
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• 제21권4호
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• pp.271-277
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• 2015

본 연구에서는 효율적인 광 전기화학적 수소제조를 위하여 광촉매로써 상용화 촉매인 P25-티타니아와 합성한 Ag_xO를 적정 질량비로 혼합한 촉매를 사용하였다. Ag_xO는 일반적인 솔-젤법으로 합성하였으며, 은 용액의 안정화를 위해 합성과정 중에 수산화테트라메틸암모늄을 첨가하고 열처리 온도를 -5, 25, 50 ℃로 다양화시켜 세 가지 형태의 산화은을 얻었다. 합성한 Ag_xO의 물리화학적 특성은 X-선 회절분석법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 자외선-가시선 분광광도계(UV-Visible spectroscopy), X-선 광전자 분광법(XPS)을 이용하여 확인하였다. 물/메탄올(무게 비 1:1) 혼합용액을 광분해 한 결과, 순수 P25-티타니아보다 Ag_xO가 첨가된 혼합촉매에서 현저히 높은 양의 수소가 발생하였다. 보조 산화제로써 H₂O₂를 첨가한 경우 그리고 Ag_xO의 합성온도가 50 ℃일 때 가장 높은 수소 제조효율을 나타내었다. 특히, 0.9 g의 P25-티타니아와 0.1 g의 Ag_xO (50 ℃)를 혼합한 촉매를 사용하였을 때 8시간 반응하는 동안에 13,000 μmol의 수소가 발생하였다.