• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.224.1-224.1
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• 2010

본 연구에서는 천연가스 수증기 개질반응에 니켈 촉매가 코팅된 금속 구조체 촉매를 적용하여 수소를 생산하였다. 금속구조체 촉매는 기존 펠릿 촉매가 충진 된 촉매반응기에 비해 열 및 물질 전달 특성이 우수하여 이를 여러 개질반응에 적용하고자하는 연구가 수행되어 왔다. 하지만, 기존 금속구조체 촉매의 개발에 있어 촉매와 금속 지지체간의 안정한 결합을 통한 열안정성 확보에 대한 문제는 여전히 해결과제로 남아 있다. 따라서, 본 연구에서는 니켈 촉매를 금속 지지체에 안정하게 부착하기 위한 금속 지지체 표면 처리 방법을 개발하였으며 금속 구조체의 형상에 상관없이 균일한 표면처리가 가능하였다. 개발된 표면 처리방법을 적용한 금속 구조체 촉매는 촉매와 금속지지체간의 결합력 향상으로 인해 120시간 이상 안정한 반응활성을 보였다. 또한, 빠른 공간속도에서도 펠릿촉매와 표면처리를 적용하지 않은 금속 구조체 촉매에 비해 높은 촉매 활성을 보였다. 뿐만 아니라, 본 연구에서 개발된 표면처리를 모노리스와 폼을 비롯한 다양한 형상의 금속구조체 촉매에 적용하여 기하학적 표면 특성에 따른 촉매의 활성 차이를 살펴보았다. 겉보기 표면적이 넓은 금속구조체일 수록 촉매의 고분산 코팅에 유리하여 높은 활성을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.230.2-230.2
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• 2010

천연가스 수증기 개질 반응에 사용되는 펠릿 촉매의 단점인 열 및 물질 전달 제한, 낮은 effectiveness factor, 압력강화와 channeling 등의 문제점을 해결 하고자 모노리스 형태의 금속 구조체 촉매를 본 연구에 적용 하였다. Fecralloy 재질의 금속 구조체에 Ni 촉매를 워시코팅 (wash coating) 하여 제조 하였으며, 이를 천연가스 수증기 개질 반응에 적용하여 수소를 생산하였다. 실험 조건으로는 S/C ratio를 3으로 고정하여 온도를 $600^{\circ}C{\sim}800^{\circ}C$로 변화 시켰으며, GHSV $3000{\sim}30000h^{-1}$에서 진행 되었다. 구조체 촉매 코팅에 사용된 Ni 촉매의 BET, TPR, H2-chemisorption, SEM, EDS의 특성분석을 수행 하였다. 온도별 테스트에서 모노리스 형태의 금속 구조체 촉매가 펠릿 형태의 촉매에 비해 우수한 열전달 효과로 인해 낮은 퍼니스 온도와 높은 반응 활성을 나타내었으며, GHSV 변화에 따른 성능평가 결과도 15wt% $Ni/MgAl_2O_4$펠릿 촉매와 비교하여 금속 구조체 촉매가 높은 활성을 보였다.

• Clean Technology
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• v.28 no.2
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• pp.154-162
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• 2022

Microstructured Al@Al₂O₃ and Al@Ni-Al LDH (LDH = layered double hydroxide) core-shell metal-ceramic composites are prepared by hydrothermal reactions of aluminum (Al) metal substrates. Controlled hydrothermal reactions of Al metal substrates induce the hydrothermal dissolution of Al ions at the Al-substrate/solution interface and reconstruction as porous metal-hydroxides on the Al substrate, thereby constructing unique metal-ceramic core-shell composite structures. The morphology, composition, and crystal structure of the core-shell composites are affected largely by the ions in the hydrothermal solution; therefore, the critical physicochemical and surface properties of these unique metal-ceramic core-shell microstructures can be modulated effectively by varying the solution composition. A Ni/Al@Al₂O₃ catalyst with highly dispersed catalytic Ni nanoparticles on an Al@Al₂O₃ core-shell substrate was prepared by a controlled reduction of an Al@Ni-Al LDH core-shell prepared by hydrothermal reactions of Al in nickel nitrate solution. The reduction of Al@Ni-Al LDH leads to the exolution of Ni ions from the LDH shell, thereby constructing the Ni nanoparticles dispersed on the Al@Al₂O₃. The catalytic properties of the Ni/Al@Al₂O₃ catalyst were investigated for CO₂ methanation reactions. The Ni/Al@Al₂O₃ catalyst exhibited 2 times greater CO₂ conversion than a Ni/Al₂O₃ catalyst prepared by conventional incipient wetness impregnation and showed high structural stability. These results demonstrate the high effectiveness of the design and synthesis methods for the metal-ceramic composite catalysts derived by hydrothermal reactions of Al metal substrates.

• Clean Technology
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• v.20 no.2
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• pp.116-122
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• 2014

Various types of MOFs (metal-organic frameworks) were prepared via hydrothermal and post-grafting methods and applied as catalysts for the synthesis of jasminaldehyde, one of the representative perfume intermediates, by Aldol condensation of benzaldehyde with heptanal. Although both acid and base sites could catalyze the reaction, the catalytic performance was strongly dependent on the physical properties as well as the nature of functionalization on MOFs. While the use of sulfonated MOF catalysts led to decrease of jasminaldehyde selectivity regardless of MOFs used, the selectivity change was found to rely on the MOF types in the case of the amine-functionalization. Among the catalysts tested, MIL-101 shows the best catalytic performance, which may suggest that MIL-101 has suitable acid properties to promote the Aldol condensation and the large pore of MIL-101 is also advantageous to alleviate the diffusion problem of bulky products.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.232.1-232.1
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• 2015

흑연 박리를 통해 형성된 탄소나노플레이트를 탄소나노튜브 합성을 위한 지지체로 적용하여 탄소나노플레이트 위에 직접 탄소나노튜브를 합성함으로써 3차원 구조의 탄소나노튜브/탄소나노플레이트 나노혼성체를 합성하였음. 흑연의 박리를 통해 탄소나노플레이트를 제조하기 위해서 층간화합물 삽입과 열처리를 통해 팽창흑연을 제조하고, 물리적 분쇄 과정과 액상 고압균질기 방법을 통해 두께 30nm 이하, 수 마이크론 크기의 탄소나노플레이트를 제조하고 동결건조 방법으로 탄소나노플레이트를 제조하였음. 제조된 탄소나노플레이트 상에 탄소나노튜브 합성을 위해서 탄소나노플레이트 표면처리 공정을 적용하였는데, 표면처리 방법 및 물질에 따라 금속 촉매의 담지량 및 담지 형상이 결정되어 합성되어지는 탄소나노튜브의 합성 수율과 합성된 탄소나노튜브의 형성이 다르게 나타났다. 표면처리 방법으로는 산처리방법, 흡착성 고분자 처리법, 무전해 도금법, 무기산화물 처리법이 적용되었다. 또한 담지되는 촉매 종류 및 함량, 조촉매 적용에 따라 탄소나노튜브 합성 거동을 분석하여 최적 촉매시스템을 구축하여 촉매담지체 질량 대비 700% 이상의 고수율의 탄소나노튜브/탄소나노플레이트 혼성체 합성법을 개발하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.53 no.6
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• pp.824-830
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• 2015

The influence of phosphorous precursors, $NH_4H_2PO_4$, $(NH_4)_2HPO_4$, $H_3PO_4$, $(C_2H_5)_3PO_4$, and $P_2O_5$, on the catalytic performance of the $BiFe_{0.65}MoP_{0.1}$ catalysts in the oxidative dehydrogenation of 1-butene to 1,3-butadiene was studied. The catalysts were characterized by XRD, $N_2$-sorption, ICP, SEM and TPRO analyses. It was not observed big difference on the physical properties of catalysts in accordance with used different phosphorous precursors, however, the catalytic performance was largely depended on the nature of the phosphorous precursors. Of various precursors, the $BiFe_{0.65}MoP_{0.1}$ oxide catalyst, which was prepared from a phosphoric acid precursor, showed the best catalytic performance. Conversion and yield to butadiene of the catalyst showed 79.5% and 67.7%, respectively, after 14 h on stream. The cation of phosphorous precursors was speculated to affect the lattice structure of the catalysts during catalyst preparation and this difference was influenced on the re-oxidation ability of the catalysts. Based on the results of TPRO, it was proposed that the catalytic performance could be correlated with re-oxidation ability of the catalysts.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.3 no.1
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• pp.18-23
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• 1992

Three solid acid catalysts developed recently are reviewed. Cloverite is a gallophosphate molecular sieve with very large pore, titanium silicate has a specific structure compared with conventional molecular sieves, and Envirocat is prepared for the replacement of aluminium chloride catalyst.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.4
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• pp.330-336
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• 2007

In this study, new dinuclear chiral Co (salen) complexes bearing $BF_3$ have been synthesized and their properties as the asymmetric catalyst have been examined. The NMR, UV and ESCA analyses were performed to determine the structure of synthesized catalysts. Their catalytic activity and selectivity have been demonstrated for the asymmetric ring opening of various terminal epoxides by hydrolytic kinetic resolution technology. The easily prepared dimeric complexes exhibited very high enantioselectivity for the asymmetric ring opening of epoxides with $H_2O$ nucleophile, providing enantiomerically enriched terminal epoxides (> 99 %ee). The dimeric structured chiral salen showed remakablely enhanced reactivity and may be employed substantially lower loadings than its monomeric analogues, and in addition no racemization happened during the separation of product epoxides. The system described in this work is very efficient for the sinthesis of chiral epoxide and 1,2-diol intermediates.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.113.1-113.1
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• 2010

본 연구에서는 중 소형 SOFC에 적용할 수 있는 연료 변환 시스템으로 자체 기동 및 독립운전이 가능한 천연가스 자열개질(ATR) 반응기를 $10Nm^3/hr$급으로 개발하고자한다. 설계된 천연가스 자열개질기는 자열개질 촉매를 코팅한 금속 모노리스형 촉매체를 반응기 내에 장착함으로써 반응열을 신속하게 제거 또는 공급할 수 있는 시스템으로 구성되었다. 이는 금속 모노리스의 뛰어난 열전도 능력에 의해 반응기 내의 촉매층 전체 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있는 저에너지형 자열개질 반응기이다. 또한 빠른 기동 특성을 실현하기 위하여 전기 발열식 촉매체(EHC ; Electically Heated Catalyst)를 장착한 start-up 시스템을 적용하여 천연가스 자열개질 반응기의 신속한 기동과 장치 간편화를 실현하였으며, 합성 syngas의 배열 회수를 위한 최적 열교환 시스템을 설계/적용함으로써 에너지 효율 향상을 도모하였다. 이와 같은 촉매 및 구조 시스템을 가지는 천연가스 자열개질 반응용 소형 연료변환 시스템을 원통형의 이중관 구조로 구성하고, 독립운전 모드로 개발함으로써 소형 SOFC의 연료 변환장치의 적용에 용이하게 하고자 한다.

• Analytical Science and Technology
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• v.26 no.1
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• pp.42-50
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• 2013

This paper describes the electrocatalytic activity for the oxidation of small biomolecules on the surface of Pt-Ru nanoparticles supported by $TiO_2$-hollow sphere prepared for use in sensor applications or fuel cells. The $TiO_2$-hollow sphere supports were first prepared by sol-gel reaction of titanium tetraisopropoxide with poly(styrene-co-vinylphenylboronic acid), PSB used as a template. Pt-Ru nanoparticles were then deposited by chemical reduction of the $Pt^{4+}$ and $Ru^{3+}$ ions onto $TiO_2$-hollow sphere ($Pt-Ru@TiO_2-H$). The prepared $Pt-Ru@TiO_2-H$ nanocomposites were characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and elemental analysis. The electrocatalytic efficiency of Pt-Ru nanoparticles was evaluated via ethanol, methanol, dopamine, ascorbic acid, formalin, and glucose oxidation. The cyclic voltammograms (CV) obtained during the oxidation studies revealed that the $Pt-Ru@TiO_2-H$ nanocomposites showed high electrocatalytic activity for the oxidation of biomolecules. As a result, the prepared Pt-Ru catalysts doped onto $TiO_2$-H sphere nanocomposites supports can be used for non-enzymatic biosensor or fuel cell anode electrode.