• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05a
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• pp.577-581
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• 1996

고분자 촉매를 이용하여 용존산소를 제거하는 실험을 수행하였다. 고분자 촉매는 높은 비표면적과 좋은 금속의 분산도를 갖도록 제조하였다. 컬럼에서 제조된 촉매를 사용하여 용존산소-수소의 반응을 수행한 결과 용존산소를 35 ppb까지 감소시킴으로서 제조된 촉매의 용존산소제거에의 적합성을 확인하였다. 컬럼에서의 촉매의 거동을 적절한 모델을 통하여 해석하였으며 또한 활성탄에 담지된 금속 촉매 및 현재 상용화되고 있는 Lewatit촉매를 이용하여 실험을 수행함으로서 촉매성능을 비교하였다. 활성탄의 경우 초기에 활성탄의 표면에 산소가 많이 흡착되어 있기때문에 이를 제거하기 위하여 전처리가 필요한 것으로 나타났으며 Lewatit촉매의 경우 가장 우수한 성능을 보였다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.38 no.5
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• pp.242-248
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• 2016

The overall reaction rate of fuel cell is governed by oxygen reduction reaction (ORR) in the cathode due to its slowest reaction compared to the oxidation of hydrogen in the anode. The ORR efficiency can be readily evaluated by examining the adsorption strength of atomic oxygen on the surface of catalysts (i.e., known as a descriptor) and the adsorption energy can be controlled by transforming the surface geometry of catalysts. In the current study, the effect of the surface geometry of catalysts (i.e., strain effect) on the adsorption strength of atomic oxygen on platinum catalysts was analyzed by using density functional theory (DFT). The optimized lattice constant of Pt ($3.977{\AA}$) was increased and decreased by 1% to apply tensile and compressive strain to the Pt surface. Then the oxygen adsorption strengths on the modified Pt surfaces were compared and the electron charge density of the O-adsorbed Pt surfaces was analyzed. As the interatomic distance increased, the oxygen adsorption strength became stronger and the d-band center of the Pt surface atoms was shifted toward the Fermi level, implying that anti-bonding orbitals were shifted to the conduction band from the valence band (i.e., the anti-bonding between O and Pt was less likely formed). Consequently, enhanced ORR efficiency may be expected if the surface Pt-Pt distance can be reduced by approximately 2~4% compared to the pure Pt owing to the moderately controlled oxygen binding strength for improved ORR.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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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.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.4
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• pp.381-385
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• 2009

A basic objective is the preparation and surface studies of supported molten salt catalysts because molten salts can stay as the liquid phase in the range of the ordinary reaction temperature. Many kinds of metal salt mixtures for the formation of molten salt phase are appliable but CuCl and KCl were selected in this study because Cu is considered catalytically reactive in many reactons. The loading of the molten salt was selected as 25 vol% of the total pore volume of ${\gamma}-alumina$ to provide reasonable exposed surface area. The surface structure of catalysts containing molten salts in the ${\gamma}-alumina$ was studied using scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS). CuCl and KCl were added into the ${\gamma}-alumina$ using concentrated hydrochloric acid solution by the impregnation technique. The surfaces of the prepared catalysts before and after heat treatments were compared and they suggested that the heat treatment of catalysts helped the formation of molten-salt although the surface compositions of CuCl and KCl were not uniform.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.1
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• pp.41-49
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• 2012

This study was aimed at the development of catalysts for the direct methanol synthesis by partial oxidation of methane. Mo-Bi-V-Al mixed oxide catalysts were prepared and characterized and used in the direct methanol synthesis reaction. The catalysts prepared by the sol-gel method had much larger surface areas than those prepared by the co-precipitation method. The larger the surface area was, the less the methanol selectivity was. The catalysts having larger surface area facilitate the complete oxidation of methane, decreasing the selectivity of methanol. The catalysts prepared by the sol-gel method showed higher methanol selectivity of 13% at $20^{\circ}C$ lower temperature than those prepared by the co-precipitation method. Through XRD analysis, it was revealed that the structures of the catalysts prepared by the two methods were different. In the reaction, methanol selectivity increased and carbon dioxide selectivity decreased with pressure due to the suppression of complete oxidation reaction at a high pressure.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2005.07a
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• pp.341-346
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• 2005

펄스 도금 조건이 Co 도금층의 미세 구조 및 알칼리 $NaBH_4$ 용액의 수소발생특성에 미치는 영향을 조사하였다. 펄스 주기 및 최대전류밀도가 증가함에 따라 polyhedral 형상의 Co 결정립이 triangular형상으로 변화하였으며, 점차 결정립이 조대화 되어, 촉매 표면적이 감소하였다. 결국 알칼리 $NaBH_4$ 용액 내에서 가수분해반응에 참여하는 촉매 site가 감소하여 수소발생속도가 낮아졌다. 펄스도금시간이 증가함에 따라 Co 결정립의 크기가 점차 증가하여 촉매 표면적이 감소하였고, 가수분해반응에 참여하지 못하는 CO의 양이 증가하여 수소발생속도가 크게 감소하였다. 최대전류밀도 $0.1\;A/cm^2$, 펄스 주기 2 mS에서 10 s 동안 펄스 도금 시, $25^{\circ}C\;1\;wt.\%\;NaOH\;+\;10\;wt.\%\;NaBH_4$ 용액에서 $2140\;ml/min{\cdot}g-catalyst$의 높은 수소발생속도를 가지는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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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.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05b
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• pp.427-432
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• 1998

중수속의 삼중수소 제거 공정인 액상 촉매 교환 반응에서 중수의 촉매 표면 응축에 의한 성능 저하가 큰 문제의 하나로서 성능 저하를 감소시키기 위한 여러 가지 형태의 촉매탑이 고안 되었다. 본 연구에서는 membrane을 사용하여 중수와 촉매를 분리시킴으로써 촉매 성능 저하를 감소시킬 수 있는 촉매탑의 설계를 시도하였다. 세 가지 촉매탑이 고안되었는데 sheet type의 membrane을 사용한 multilayered type 과 double spiral type, hollow fiber membrane을 사용한 hollow fiber cartridge type 등이다. multilayered type은 구조가 단순하여 scale-up이 용이하고 double spiral type은 다른 type보다 유로의 blocking 문제가 작고 hollow fiber cartridge type은 최대의 비표면적을 가질 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.256-259
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• 2005

본 연구에서는 기존 니켈 활성성분만의 알루미나담지 촉매에 비해 고온에서의 수소를 사용한 환원 전처리 과정을 거치지 않고도 높은 반응활성을 나타내며, 반응 중 탄소침적에 대한 촉매 저항성에서도 우수한 결과를 나타낸 루테늄-니켈 촉매에 대해보고 하고자 한다. 메탄 수증기 개질 반응을 통해, 루테늄을 최종적으로 담지한 알루미나 담지니켈계 촉매는 별도의 전처리과정 없이 $650^{\circ}C$에서부터 높은 반응성을 보였으며, 루테늄과 니켈을 동시에 담지한 경우보다 더 우수한 활성을 나타내었다. Ru의 담지량을 달리한 실험에서는$RU(0.5)/Ni(20)/Al_2O_3$ 촉매가 가장 높은 활성을 보였다. $H_2-TPR$ 분석 결과, $Ru(0.5)/Ni(20)/A1_2O_3$촉매의 경우 세 가지 환원 피크가 나타났으며, $Ni(20)/A1_2O_3$촉매와 비교해 볼 때, 저온(<$130^{\circ}C)$에서 환원가능한 $RUO_2$의 존재를 확인할 수 있었다. 담지된 RU은 분산도가 높아, XRD분석 결과에서 Ru이나 $RuO_2$의 특성 피크가 존재하지 않았다. 또한 $650^{\circ}C$에서 10시간 개질반응 후 얻어진 촉매에 대해 $O_2-TGA$를 분석한 결과, $Ni(20)/Al_2O_3$촉매는 $-7.2wt\%$ 정도의 큰 무게 감소를 보였으며, 이는 촉매 표면에 생성된 carbon tube에 의한 것임을 SEM 분석을 통해 알 수 있었다 이에 반해, $Ru(0.5)/Ni(20)/Al_2O_$ 촉매는 $O_2-TGA$시 $0.3wt\%$ 정도 무게 증가에 그쳤으며, SEM 분석상 carbon tube의 생성이 크게 억제되었음을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.4
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• pp.604-610
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• 2023

The nitrogen reduction reaction (NRR), which produces NH₃ by reducing N₂ under ambient conditions, is attracting attention as a promising technology that can reduce energy consumption in industrial processes. We investigated the adsorption behaviors at various active sites on the Ni (100) surface, which is widely used among catalytic metal surfaces capable of adsorbing and activating N₂, based on density-functional theory calculations. We also investigated two N₂ adsorption structures, so-called end-on and side-on structures. We find that for the end-on case, N₂ is adsorbed on a top site, and the reaction proceeded in a distal pathway, while for the side-on case, N₂ is adsorbed on a bridge site, and the reaction proceeded with enzymatic pathway. Finally, this study provides insight into the adsorption of metal catalyst surfaces for the NRR reactions based on the calculated Gibbs free energy profiles of the thermodynamically most favorable pathways.