• 청정기술
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• 제16권3호
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• pp.220-228
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• 2010

과당(fructose)로부터 간단한 공정을 통하여 바이오디젤보다 우수한 청정에너지 연료로 알려진 5-하이드록시메틸퍼퓨랄(HMF)을 제조하는 청정공정을 개발하였다. 이 연구에서는 중심원소와 배위원소가 치환된 네 종류의 헤테로폴리산 $H_nXM_{12}O_{40}$ (중심원소 X = P, Si, 배위원소 M = W, Mo.)을 과당으로부터 HMF로 전환하는 탈수반응에 적용하고, 그 반응활성을 비교하였다. 헤테로폴리산의 산 세기는 중심원소가 P, 배위원소가 W일 때 더 높았으며 산 점의 수는 이와 반대되는 경향을 보였다. 과당의 HMF로의 탈수반응은 헤테로폴리산의 산 특성과 음이온의 연성(softness)과 밀접한 관련이 있으며, 촉매 활성점과 전환율이 상쇄 작용하여 네 종류의 헤테로폴리산 촉매는 서로 비슷한 활성을 보였다. 또한 반응에 사용된 헤테로폴리산을 반응온도보다 높은 $200^{\circ}C$에서 열처리한 후에도 그 결정구조가 유지되는 것을 확인하였으며, 이를 통하여 헤테로폴리산의 반응활성이 안정적으로 유지됨을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권2호
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• pp.163-168
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• 2009

본 연구에서는 양이온, 중심원소, 배위원소가 치환된 Keggin 형 및 Wells-Dawson 형 헤테로폴리산 촉매의 NDR(negative differential resistance) 거동을 STM(scanning tunneling microscopy)을 이용하여 살펴보았다. 헤테로폴리산 촉매의 NDR 전압과 산화환원능력 사이에는 일정한 상관관계가 있었다. 촉매의 구조적 차이에 상관없이 산화환원능력이 높은 헤테로폴리산 촉매는 보다 낮은 음전압에서 NDR 거동을 나타내었다. 이처럼 NDR 전압은 촉매의 산화환원능력을 대변하는 하나의 correlating parameter로 활용될 수 있었다.

• 공업화학
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• 제18권1호
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• pp.36-40
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• 2007

헤테로폴리산 촉매를 이용하여 endo-tetrahydrodicyclopentadiene 및 endo-tetrahydrodi(methylcyclopentadiene)의 이성화반응에 관한 연구를 행하였다. 이성화반응에 의해 endo 형태를 exo 형태의 화합물로 제조하였다. 기존의 이성화촉매인 알루미늄 클로라이드의 문제점을 개선하기 위하여 헤테로폴리산의 적용을 시도하였다. Keggin 형태의 헤테로폴리산 촉매인 $H_3PW_{12}O_{40}$에서 수소원자 2.5개 대신에 cesium으로 치환시 촉매활성이 가장 높았다. Cesium으로 치환된 헤테로폴리산 촉매 사용시 기존의 알루미늄클로라이드 촉매보다 이성화반응속도가 빠른 것을 확인하였고, 반응온도, 시간에 따른 tetrahydrodicyclopentadiene 및 tetrahydrodi(methylcyclopentadiene)의 반응성을 비교하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권2호
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• pp.251-256
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• 2012

Keggin형 $H_{3+x}PW_{12-x}Nb_xO_{40}$(x=0, 1, 2, 3) 및 Wells-Dawson형 $H_{6+x}P_2W_{18-x}Nb_xO_{62}$(x=0, 1, 2, 3) 헤테로폴리산(Heteropolyacid) 촉매를 이용하여 n-Butanol의 에테르화(Etherification) 반응을 통한 Di-n-Butyl Ether의 제조를 수행하였다. 먼저 Niobium이 서로 다른 비율로 치환된 Keggin형 및 Wells-Dawson형 헤테로폴리산 촉매를 제조하였다. FT-IR, ICP-AES 및 $^{31}P$ NMR 분석을 통하여 촉매가 잘 제조되었음을 확인하였다. $NH_3$-TPD(Temperature-Programmed Desorption) 분석을 통해 헤테로폴리산 촉매의 산특성을 측정하였다. 두 계열의 촉매군에서 헤테로폴리산 촉매는 Niobium의 함량에 따라 다른 산특성을 나타내었다. 이후, 헤테로폴리산 촉매를 에테르화 반응에 적용하고 촉매의 반응활성과 산특성 간의 상관관계를 분석하였다. Keggin형 $H_{3+x}PW_{12-x}Nb_xO_{40}$ 및 Wells-Dawson형 $H_{6+x}P_2W_{18-x}Nb_xO_{62}$ 헤테로폴리산 촉매의 Acidity는 Keggin형과 Wells-Dawson형 모두에서 Niobium의 치환량이 증가함에 따라 감소하였으며, n-Butanol의 전환율과 Di-n-Butyl Ether로의 수율은 헤테로폴리산 촉매의 구조와 관계없이 Acidity가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 이처럼 헤테로폴리산의 Acidity는 n-Butanol의 에테르화(Etherification) 반응을 통한 Di-n-Butyl Ether의 제조 반응에서 촉매 활성을 결정하는 중요한 요소로 작용하였다.

• 공업화학
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• 제2권4호
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• pp.363-371
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• 1991

탄화수소로의 메탄올 전환반응에 대한 헤테로폴리산 화합물의 역할과 적용성에 관하여 연구하였다. 탄화수소의 수율과 저급 올레핀의 선택도를 높히기 위하여 반응온도, 메탄올 분압 및 접촉시간 등 반응조건의 영향과 촉매의 이온교환 효과를 조사하였다. 그들의 산의 세기는 치환된 금속이온의 종류에 따라 달라졌고, 탄화수소의 수율과 프로판에 대한 프로필렌의 선택도는 상대 금속이온의 전기음성도와 밀접한 관계를 보여주었다. 다른 헤테로폴리산 화합물과는 달리 암모늄염은 상당히 높은 촉매활성과 저급 올레핀에 대한 파라핀의 높은 선택도를 보여 주었다.

• 공업화학
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• 제8권4호
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• pp.582-588
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• 1997

고체산 촉매인 헤테로폴리산 촉매를 이용하여 대기오염 방지를 위한 옥탄가 향상제인 TAME, ETBE 및 MTBE 합성반응에 대한 실험을 고정층 상압유통식 반응장치에서 수행하였다. 일반적으로 TAME, ETBE 및 MTBE 합성반응에서 헤테로폴리산에 hetero원자와 poly원자를 치환시켜 비교한 결과, 배위된 poly원자가 W, hetero원자가 Si인 $H_4SiW_{12}O_{40}$ 촉매의 활성이 가장 우수하였고, 또한 치환된 금속에 따라 촉매의 활성이 달랐으며 이는 촉매의 산성질과 관련이 있음을 알 수 있었다. 헤테로폴리산 촉매를 이용한 합성반응에서 TAME 경우는 $FeHPW_{12}O_{40}$과 $K_3PM_{o12}O_{40}$이 비교적 활성이 좋았으나, ETBE나 MTBE 경우에 비해서는 다소 활성이 낮았다. 그리하여 본 연구에서는 활성이 좋은 헤테로폴리산 촉매들을 선정하여 각각에 대하여 1:1로 다음과 같이 혼합하여 $H_4SiW_{12}O_{40}$ : $Sr_2SiW_{12}O_{40}$, $H_4SiW_{12}O_{40}$ : $NaH_2PW_{12}O_{40}$, $Fe_{1.5}PW_{12}O_{40}$ : $Mg_2SiW_{12}O_{40}$ 및 $Mg_2SiW_{12}O_{40}$ : $Ba_2SiW_{12}O_{40}$ 실험한 결과, 혼합촉매들이 각각의 단일성분 촉매때보다 TBA의 전화율과 ETBE나 MTBE의 선택율이 더욱 향상되었음을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제5권3호
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• pp.431-437
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• 1994

에탄을 전화반응 및 MTBE (methyl t-butyl ether)분해반응을 통하여 헤테로폴리산 촉매가 지니는 표면 및 내부 산점의 역할과 형성에 대하여 살펴 보았다. 12-텅스토인산에서 에탄올 탈수반응을 수행할 경우 디에틸에테르는 표면산점에서 생성되며 에틸렌은 촉매 내부산점에서 생성된다. 물은 산점을 강화하는 역할을 하지만 유기염기의 경우 내부 산점을 약화시킨다. 금속염의 산점 형성은 결정수의 가수분해 혹은 금속의 부분적 치환에 따른 양성자에 기인하며 수소로 처리할 경우 산점이 재생되었다. 또한 산 특성 제어를 통하여 선택적 산화반응 촉매로서의 헤테로폴리산 설계가 가능하다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.229-232
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• 2005

인화점이 높은 합성 액체연료인 RJ-4의 제조공정 개선에 관한 연구를 수행하였다. 상용원료인 MCPD(Methylcyclopentadiene dimer)를 이용한 RJ-4 연료제조에서 헤테로폴리 텅스토인산 세슘염 촉매와 2단 열 조절반응기를 사용하여 1차, 2차 수소화 및 이성화반응이 1 단계 연속공정으로 가능함을 알 수 있었다. 또한 $AlCl_3$ 대신에 헤테로폴리산 세슘염을 이성화촉매로 사용시 exe-THDMCPD(Tetrahydrodimethylcyclopentadiene)을 얻는 속도가 더 빠르며, 생성물과의 분리가 용이하고, 폐산 발생이 없으므로 환경친화적인 공정임을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제4권2호
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• pp.335-341
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• 1993

메탄올 전환반응에서, 헤테로폴리산 화합물의 산특성이 촉매활성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 구리로 치환된 12-텅스토인산 촉매를 수소로 전처리하면 메탄올의 전환율과 프로판에 대한 선택도가 증가하였으며, 알루미늄이온으로 치환된 12-텅스토인산 촉매에서는 물로 전처리하면 산의 세기가 증가하였다. 반응물에 첨가된 물은 메탄올의 전환율을 감소시켰고, 전처리온도는 메탄올의 전환율에는 영향을 미치지 않았으나, propylene/propane의 생성비에는 영향을 미쳤다. 알루미튬이온에 의해 부분적으로 이온교환된 여러 가지의 12-텅스토인산염들은 알루미늄이온의 치환정도에 따라 서로 다른 촉매활성을 보여주었다.

• 공업화학
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• 제4권3호
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• pp.549-557
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• 1993

헤테로폴리산 촉매에 의한 에탄올 전환반응에서, 반응성, 반응 메카니즘, 반응물과 함께 주입된 유기염기의 효과 및 금속염 촉매의 산의 세기와 촉매활성과의 관계를 연구하였다. 에탄을 전환반응은 촉매의 의액상에서 일어났고, 이러한 성질 때문에 아주 높은 촉매활성을 보여 주었으며, $SiO_2$에 담지시켜 표면적을 증가시킨 촉매에서도 활성이 그다지 증가하지 않았다. 에틸렌과 에테르가 생성되는 반응 메카니즘은 서로 다른 것으로 관찰되었으며, 알루미늄 이온에 의해 부분적으로 이온교환된 여러 가지 12-텅스토인산염들은 서로 다른 촉매활성을 보여주었다.