• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.3
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• pp.341-347
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• 2023

In PEMFC, PtCo/C alloy catalysts are widely used because of good performance and durability. However, few studies have been reported on the durability of carbon supports of PtCo/C evaluated at high voltages (1.0~1.5 V). In this study, the durability of PtCo/C catalysts and Pt/C catalysts were compared after applying the accelerated degradation protocol of catalyst support. After repeating the 1.0↔1.5V voltage change cycles, the mass activity, electrochemical surface area (ECSA), electric double layer capacitance (DLC), Pt dissolution and the particle growth were analyzed. After 2,000 cycles of voltage change, the current density per catalyst mass at 0.9V decreased by more than 1.5 times compared to the Pt/C catalyst. This result was because the degradation rate of the carbon support of the PtCo/C catalyst was higher than that of the Pt/C catalyst. The Pt/C catalyst showed more than 1.5 times higher ECSA reduction than the PtCo/C catalyst, but the corrosion of the carbon support of the Pt/C catalyst was small, resulting in a small decrease in I-V performance. In order to improve the high voltage durability of the PtCo/C catalyst, it was shown that improving the durability of the carbon support is essential.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.1
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• pp.50-56
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• 2017

Formaldehyde is one of the toxic substances without any color and smell. Several methods to remove formaldehyde has been investigated up to now. Here, both the enzymatic and chemisorptive/catalytic liquid phase formaldehyde removal were investigated, and their catalytic activities in terms of specific activities were compared. Firstly, formaldehyde dehydrogenase (FDH) enzyme from Escherichia coli K12 was cloned, and expressed in Escherichia coli BL21(DE3). And the catalytic activity was characterized as $2.49{\times}10^3sec^{-1}mM^{-1}$ of $k_{cat}/K_m$ with 8.69 U/mg of the specific activity. Secondly, the chemisorptive and oxidative catalytic removals were investigated simultaneously. Activated carbons and zeolites treated with heat, KI, and KOH were used as chemisorption medium. And $Pd/TiO_2$ was used as an oxidative catalyst for the formaldehyde removal. All of the tested chemicals showed similar formaldehyde removal efficiencies of around 50%. However, the specific activity of FDH dependent formaldehyde removal was absolutely higher than that of using chemisorptive and catalytic removal processes with the ranges of 0.01 to 0.26 U/g.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.235-236
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• 2015

$TiO_2$는 표면적이 넓고 안정성이 높아 자체의 높은 밴드갭(3.0~3.2 eV)에도 불구하고 산업적으로 염소분해 전극으로써 사용되며, 최근 물분해 전극 적용 연구가 진행되고 있다. 전기화학적 물분해 반응을 위해서는 높은 과전압이 요구되므로 산업적으로 이용하기 위해 전도성을 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 촉매제의 도핑이 연구되고 있으며 본 연구에서는 표면에 촉매를 도핑시키기 위한 두가지 방법을 연구하였다. 일반적으로 촉매로 사용되는 금속은 루테늄과 이리듐 등의 귀금속이며 촉매가 균일하게 도핑이 될수록 성능은 향상된다. 본 연구에서는 루테늄을 촉매로 선택하였으며 서로 다른 도핑 방법과 용매 하에서 물분해 실험을 진행하여 두 가지 방법의 물분해 효율을 비교하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.23 no.2
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• pp.153-156
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• 2012

In this study, two different methods were studied to prepare Pt-Pd catalysts for direct methanol fuel cells in order to enhance the electrochemical efficiency. The catalysts were compared with simultaneously deposited Pt-Pd and sequentially deposited Pt-Pd. The electrocatalysts contained 20 wt% of metal loading on carbon black and 1 : 2 of Pt : Pd atomic ratio. Electrochemical properties of the catalysts were compared by measuring cyclic voltammetries and average sizes and lattice parameters were measured by transmission electron microscopy images and x-ray diffraction. As a result, sequentially deposited Pt-Pd/C catalysts showed better electrochemical properties than those of simultaneously deposited Pt-Pd/C catalysts.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1992.04a
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• pp.35-36
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• 1992

화학반응이 주로 고온에서 일어나기 때문에 polymer membrane의 화학반응에의 적용은 거의 없었으며, 연구의 대부분은 열적 안정성이 좋은 inorganic membrane reactor에 대하여 이루어져 왔다. 산 및 산화환원 촉매로써의 12-텅스토인산은 반응물의 종류에 따라 특이한 흡착 특성을 보이며, 헤테로폴리산만이 지니는 특징적인 surface, bulk 특성 때문에 바능물의 종류에 따라 반응은 촉매의 surface and/or bulk에서 일어난다. 무기 축합산인 12-텅스토인산이 지니는 또 하나의 특징은 물, 알콜, ether 같이 산소를 포함하는 organic solvent에 매우 잘 녹는다는 사실이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.191.2-191.2
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• 2016

$TiO_2$는 우수한 화학적 및 물리적 안정성 때문에 수전해 장기간 사용에 적합한 전기화학 전극으로 여겨진다. 큰 표면적을 갖는 $TiO_2$를 제조하기 위한 수많은 방법 중 양극산화(anodization)는 비교적 간단하고 저렴한 공정으로 인하여 매우 실용적인 방법으로서 알려져 있다. 특히, 고도로 정렬 된 $TiO_2$ 나노튜브($TiO_2$ NTs) 의 경우에는 분말상과 달리 전극제조를 위해 추가적인 접착제를 필요하지 않다. 그러나, $TiO_2$는 일반적으로 절연 특성을 나타내기 때문에 전극의 활용을 위해서는 본질적으로 촉매의 사용이 불가피하다. 다수의 전기 촉매 중, $IrO_2$와 $RuO_2$는 수전해 분야에 잘 알려진 산화 촉매이다. 그럼에도 불구하고, 특유의 높은 종횡비 때문에 $TiO_2$ 나노튜브에 전기 촉매를 균일하게 도핑하는 것은 많은 어려움이 따른다. 이를 해결하기 위한 방법으로 $RuO_2$를 도핑하기 위한 단일공정 $TiO_2$ 양극산화 기술이 보고된 바 있다. 본 연구에서는 2원 촉매($IrO_2$ 및 $RuO_2$)를 $TiO_2$ 나노튜브에 도핑하기 위한 단일공정 양극산화 기술에 대하여 연구하였다. 전구물질로써 $KRuO_4$($RuO_2$ 전구체)와 IrOx 나노입자(IrOx NPs, $IrO_2$ 전구체)를 사용하였다. 특히, IrOx를 나노 입자는 $IrCl_3$로부터 중간 매체로 합성된다. IrOx는 단일공정 양극산화 중에 $TiO_2$ 나노튜브 상에 도핑 가능한 이온 형태인 $IrO_4$-로 전환될 수 있다. 제조된 시료는 열처리 후 바로 전극으로 사용되었으며 SEM, XPS, TEM, ICP-OES 등으로 정성, 정량 분석을 수행하였다. LSV와 EIS를 통해 전기화학적 성능 평가가 이루어졌으며, LSV를 통해 포집한 기체는 가스 크로마토그래피를 사용하여 정량분석한 후 그 효율을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.97-97
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• 2015

전 세계적으로 화석연료의 고갈 및 환경오염 문제를 해결하기 위해 신재생에너지에 대한 관심이 급증하고 있다. 이러한 신재생에너지에는 수소 에너지, 자연 에너지(태양열, 지열 등), 바이오 매스 에너지 등이 포함된다. 이 중 수소 에너지는 지구상에 풍부하게 존재하고 있는 물과 탄화수소로부터 얻어지며, 연소 시에도 다시 물을 형성하여 오염 물질을 배출하지 않는 차세대 무공해 에너지원으로써 주목을 받고 있다. 수소 제조를 위한 공정에는 수증기 개질 공정(steam reforming), 부분 산화(partial oxidation) 및 자열개질(autothermal reforming) 등이 있으며 실제로 생산되는 대부분의 수소는 탄소/수소비(1:4)가 높은 메탄($CH_4$) 가스를 이용한 메탄 수증기 개질 공정(steam methane reforming)을 통하여 제조된다. 이 때 수소 제조의 고효율화 및 저비용화를 위해서는 반응물에 대한 높은 선택도, 고활성도 및 높은 안정성을 갖는 촉매가 반드시 필요하며, 대표적으로 Ni, Pt, Ru 등이 보고되고 있다. 이러한 촉매들은 대부분 세라믹 pellet 형태로 제작되어 왔으나 열전도도가 낮고 물리적 충격에 취약하다는 단점이 존재한다. 따라서 우리는 이러한 단점을 극복하고, 촉매의 활성을 높이기 위하여 다공성 금속 합금 폼을 촉매 지지체로 도입하였다. 또한, 다공성 금속 합금 폼 표면에 촉매의 분산 및 안정성을 향상시키기 위해 지지체와 촉매 사이에 원자층 증착법을 이용하여 inter-layer를 도입하였다. 이들의 구조, 형태, 및 표면의 화학적 상태는 주사전자현미경, EDS (energy dispersive spectroscopy)가 탑재된 주사전자현미경, X-선 회절, 및 X-선 광전자 분광법을 이용하여 규명하였다. 더하여 정전압-전류 측정법 및 유도 결합 플라즈마 분광 분석기을 이용하여 전기 화학 반응을 유도하고, 반응 후 전해질의 성분분석을 통해 촉매와 지지체 간의 안정성을 평가하였다. 따라서 본 결과들은 한국진공학회 하계정기학술대회를 통해 좀 더 자세히 논의될 것이다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 2005.11a
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• pp.196-199
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• 2005

원자력 고온가스의 열물 이용하여 수소를 생산을 하는 IS(Iodine-Sulfur)공정 중 HI분해-분리반응은 높은 열적-화학적 안정성이 요구되는 공정이다. 이러한 공정분위기에서 사용 될 분리막반응기의 촉매를 선정하고자 다양한 담체내에 백금(Platinum)의 함유량이 각각 다른 촉매를 사용하였다. HI 분해실험온도는 $300-500^{\circ}C$ 의 범위이며 일정량의 HI 용액을 기화시켜 촉매반응기에 정량적으로 공급하여, 가스크로마토그래피를 이용하여 분석하였다. 분해온도 변화와 다양한 담체내백금의 함유량 변화에 따른 HI전환율 확인하였으며, 반응 후 촉매에 대한 SEM과 XRD분석의 수행으로 촉매의 내구성과 변화를 확인하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.3
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• pp.279-285
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• 2017

In this study, the study of the selective catalytic oxidation (SCO) for controlling the $NH_3$ at $200{\sim}350^{\circ}C$ range was investigated. Physicochemical properties of the catalysts were determined using XRD and XPS analysis. In the case of catalytic activity according to thermal treatment condition, the reduction catalyst showed better activity than that of using the calcination catalyst. It was confirmed that the valence state of reduction catalyst was mainly $Pt^{2+}$ and $Pt^0$ as analyzed by XPS. Also, when comparing the reaction activities of $Pt/TiO_2$ catalysts according to the reduction temperature, the $NH_3$ conversion of the catalyst reduced at $700^{\circ}C$ showed the most excellent activity. However, the best activity of $NH_3$ conversion to $N_2$ was obtained for the catalyst reduced at $600^{\circ}C$.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.7 no.4
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• pp.201-205
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• 2004

The Pt-Ru electrocatalyst was Prepared on Nafion membrane modified with Polypyrrole by chemical reduction of $H_2PtCI_6\;and\;RuCl_3$ solution ai precursor. From the electron dispersive microanalysis spectroscope(EDS), the Pt-Ru catalyst was located on the surface of Ppy/Nafion composite. The electrochemical oxidation of methanol on Pt-Ru catalyst deposited in Polypyrrole-impregnated Nafion was investigated by cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry. The onset potential of methanol oxidation was shifted to negative potential as the $RuCI_3$ concentration in deposition solution. Also, it was known that the Pt-Ru binary catalyst on Nafion could be directly deposited by using Polypyrrole and resulting Pt-Ru/PPy/Nafion was available for methanol oxidation.