• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제61권4호
• /
• pp.561-569
• /
• 2023

푸르푸랄(furfural)은 리그노셀룰로오스 바이오매스(lignocellulose biomass)의 헤미셀룰로오스(hemicellulose) 성분 중 하나인 자일로스(xylose)로부터 생산되는 플랫폼 화학물질이다. 푸르푸랄은 페놀류 화합물이나 바이오 연료 등의 중요한 원료로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 푸르푸랄 생산공정에서 일반적으로 사용되는 산 촉매인 황산(sulfuric acid)과 친환경적 촉매인 포름산(formic acid) 두 가지 촉매를 이용하여 회분식 반응 시스템(batch system)에서 자일로스로부터 푸르푸랄을 생산하기 위한 조건을 비교 및 최적화하였다. 자일로스의 초기 농도(10 g/L~100 g/L), 반응 온도(140~200 ℃), 황산 촉매(1~3 wt%), 포름산 촉매(5~10 wt%), 반응 시간에 따라 자일로스로부터 푸르푸랄 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 촉매 종류에 따른 최적 조건은 다음과 같았다. 황산 촉매의 경우, 3 wt%의 촉매농도, 50 g/L의 초기 자일로스 농도, 180 ℃의 온도 10분의 반응시간에서 최대 58.97%의 푸르푸랄 수율을 얻었다. 포름산 촉매의 겨우, 5 wt%의 촉매농도, 50 g/L의 초기 자일로스 농도, 180 ℃의 온도, 150분 반응 시간에서 65.32%의 푸르푸랄 수율을 확보하였다.

• 대한화학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.155-166
• /
• 1980

3-(N-Carbonylpyrrolidone)-propanoic acid의 potassium-salt와 3-N-carbonyrrolidone)-propenoic acid의 potassium-salt를 합성하고 이것을 2-pyrrolidone 음이온중합의 개시제로 사용하여 그 효과를 조사하였다. $50^{\circ}C$에서 KOH의 농도를 2mole%로 고정시키고, 개시제를 1.5, 1.0, 0.5mole%로 변화시켰을때 1.0mole%에서 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 3-(N-Carbonylpyrrolidone)propenoic acid K-salt/KOH catalysis에 의하여 합성한 nylon 4의 inherent viscosity는 2.3dl/g이였고 3-(N-carbonylpyrrolidone)-propanoic acid K-salt 개시제에 의하여 합성한 중합체의 ingerent viscosity는 1.2dl/g이었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권2호
• /
• pp.291-300
• /
• 2008

경질올레핀을 제조하기 위한 n-옥탄의 접촉분해반응에서 H-ZSM-5 촉매의 소성 및 스팀 처리 영향을 $550{\sim}750^{\circ}C$ 범위에서 조사하였다. 소성 및 스팀 처리 온도를 높이면 H-ZSM-5 촉매의 비표면적, 기공부피 및 강산점이 줄어들었다. $650^{\circ}C$ 이상에서 스팀 처리는 제올라이트 구조 내 알루미늄의 탈알루미늄화 및 미세기공의 붕괴로 강산점이 소멸되어, 미세 기공부피가 줄어들며 입자 간 결합에 의한 중기공이 형성되었다. $^{27}Al$ 및 $^{29}Si$ MAS NMR 스펙트럼으로부터 스팀 처리로 발생하는 탈알루미늄의 과정을 검토하였다. 제올라이트 격자의 알루미늄이 사면체 배위구조 알루미늄 ${\rightarrow}$ 5개 배위구조 알루미늄 ${\rightarrow}$ 팔면체 배위구조 알루미늄으로 변화과정을 거침을 알 수 있었다. n-옥탄 접촉 분해반응의 전환율, 경질올레핀 수율 및 에틸렌/프로필렌 비가 H-ZSM-5의 소성 및 스팀 처리 온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, 스팀 처리는 소성 처리보다 활성저하 정도가 더욱 심하여 $750^{\circ}C$에서 24시간 스팀 처리 후에는 H-ZSM-5가 촉매로서의 기능을 상실하여 열분해반응에 근접하는 전환율, 경질올레핀 수율 및 에틸렌/프로필렌 비의 결과를 나타내었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제40권10호
• /
• pp.894-898
• /
• 2016

Solution plasma is a unique method which provides a direct discharge in solutions. It is one of the promising techniques for various applications including the synthesis of metallic/non-metallic nanomaterials, decomposition of organic compounds, and the removal of microorganism. In the context of nanomaterial syntheses, solution plasma has been utilized to produce carbon nanoparticles and metallic-carbon nanoparticle systems. The main purpose of this study was to synthesize nickel nanoparticles embedded in a matrix of carbon particles by solution plasma in one-step using waste vegetable oil as the carbon source. The experimental setup was done by simply connecting a bipolar pulsed power generator to nickel electrodes, which were submerged in the waste vegetable oil. Black powders of the nickel nanoparticles-embedded carbon (NiNPs/Carbon) particles were successfully obtained after discharging for 90 min. The morphology of the synthesized NiNPs/Carbon was investigated by a scanning electron microscope, which revealed a good dispersion of NiNPs in the carbon-particle matrix. The X-ray diffraction of NiNPs/Carbon clearly showed the co-existence of crystalline Ni nanostructures and amorphous carbon. The crystallite size of NiNPs (through the Ni (111) diffraction plane), as calculated by the Scherrer equation was found to be 64 nm. In addition, the catalytic activity of NiNPs/Carbon was evaluated by cyclic voltammetry in an acid solution. It was found that NiNPs/Carbon did not show a significant catalytic activity in the acid solution. Although this work might not be helpful in enhancing the activity of the fuel cell catalysts, it is expected to find application in other processes such as the CO conversion (by oxidation) and cyclization of organic compounds.

• 대한화학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.204-209
• /
• 1977

경북 구룡포산 천연제올라이트에 대한 물리적 성질과 촉매활성이 검토되었다. 정량분석과 X-선 회절스펙트럼으로부터 천연제올라이트는 30 ${\sim}$ $40{\%}$의 mordenite를 함유하고 있다. 원시료의 표면적은 $75m^2$/g에 불과하나 2N 염산으로 처리시 $320m^2$/g에 이른다. 톨루엔불균화 반응에 대해서도 2N에서 최대의 전화율을 보여주나, 활성저하가 심한 것으로 나타났으며 크실렌에 대한 벤젠의 선택성은 처리한 산농도가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제33권6호
• /
• pp.707-714
• /
• 2023

Plant-derived insecticide-neonicotinoid insecticides (NIs) played a crucial role in the development of agriculture and food industry in recent years. Nevertheless, synthesis of these nitrogen-containing heterocyclic compounds with an effective and greener routing remains challenging especially to the notion raise of "green chemistry" and "atom economy". While bio-catalyzed methods mediated by nicotinate dehydrogenase (NDHase) then provide an alternative. The current review mainly focuses on the introduction of sources, components, structure, catalytic mechanism and applications of NDHase. Specifically, NDHase is known as nicotinic acid hydroxylase and the sources principally derived from phylum Proteobacteria. In addition, NDHase requires the participation of the electron respiratory chain system on the cell membrane. And the most important components of the electron respiratory chain are hydrogen carrier, which is mainly composed of iron-sulfur proteins (Fe-S), flavin dehydrogenase (FAD), molybdenum binding protein and cytochromes. Heterologous expression studies were hampered by the plasmid and host with high efficiency and currently only Pseudomonas entomophila L48 as well as Comamonas testosterone was successfully utilized for the expression of NDHase. Furthermore, it is speculated that the conjugate and inductive effects of the substituent group at position 3 of the substrate pyridine ring exerts a critical role in the hydroxylation reactions at position 6 concerning about the substrate molecular recognition mechanism. Finally, applications of NDHase are addressed in terms of pesticide industry and wastewater treatment. On conclusion, this critical review would not only deepen our understanding of the theory about NDHase, but also provides the guideline for future investigation of NDHase.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제32권2호
• /
• pp.170-175
• /
• 2022

3-Hydroxypropionic acid (3HP) is a platform chemical and can be converted into other valuable C3-based chemicals. Because a large amount of glycerol is produced as a by-product in the biodiesel industry, glycerol is an attractive carbon source in the biological production of 3HP. Although eight 3HP-producing aldehyde dehydrogenases (ALDHs) have been reported so far, the low conversion rate from 3-hydroxypropionaldehyde (3HPA) to 3HP using these enzymes is still a bottleneck for the production of 3HP. In this study, we elucidated the substrate binding modes of the eight 3HP-producing ALDHs through bioinformatic and structural analysis of these enzymes and selected protein engineering targets for developing enzymes with enhanced enzymatic activity against 3HPA. Among ten AbKGSADH variants we tested, three variants with replacement at the Arg281 site of AbKGSADH showed enhanced enzymatic activities. In particular, the AbKGSADH^R281Y variant exhibited improved catalytic efficiency by 2.5-fold compared with the wild type.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제23권6호
• /
• pp.320-324
• /
• 2013

$CeO_2$의 첨가가 $CeO_2-TiO_2$계 SCR촉매 활성에 미치는 영향을 구조적, 형상학적, 물리화학적 분석을 통해 규명하였다. 순수한 $TiO_2$ 분말과 10, 20, 30 wt%의 $CeO_2$를 첨가한 $CeO_2-TiO_2$ 분말을 졸겔법으로 합성한 결과, 분말 모두 $TiO_2$의 아나타제 (anatase)상을 나타내었고 $CeO_2$를 첨가할수록 $TiO_2$ 표면에 결정성이 낮은 $CeO_2$가 분산되어 피크강도가 낮아짐을 확인하였다. 순수한 $TiO_2$의 비표면적이 $60.6306m^2/g$인데 반해 $CeO_2-TiO_2$의 비표면적은 30 wt%의 $CeO_2$를 첨가한 경우 $116.2791m^2/g$으로 비표면적이 증가하였고 따라서 첨가된 $CeO_2$가 $TiO_2$의 응집을 억제한 것으로 예상된다. $NO_x$ 제거효율은 30 wt% $CeO_2-TiO_2$ 촉매가 $300^{\circ}C$에서 98 %로 다른 분말보다 높은 효율을 나타내는데 이는 FT-IR을 이용하여 촉매의 산점 변화를 확인한 결과 30 wt% $CeO_2-TiO_2$ 분말의 경우가 다른 분말들에 비해 산점이 상대적으로 많았기 때문이다. 따라서 졸겔법으로 합성한 SCR용 $CeO_2-TiO_2$계 촉매에서 $CeO_2$의 첨가는 $TiO_2$의 입성장을 억제하여 비표면적을 증가시키고 $Br{\Phi}nsted$ 및 Lewis 산점을 증가시킴으로써 촉매 효율을 향상시켰다고 판단된다.

• 공업화학
• /
• 제2권4호
• /
• pp.330-339
• /
• 1991

$V_2O_5-TiO_2/SiO_2$ 촉매를 제조하여 그 산특성을 조사하였고, 동 촉매상에서 o-자일렌의 무수프탈산으로의 부분산화반응에 대한 활성측정을 병행하여 촉매의 산특성과 반응성과의 연관성을 알아보았다. $V_2O_5$ 촉매는 V=O로 추정되는 약산점과 V-O-V로 추정되는 강산점을 가지고 있었으며, 소성온도가 높아질수록 약산점의 양이 감소하였다. $V_2O_5-TiO_2/SiO_2$ 촉매의 경우 약산점이 크게 나타났으며, 그 양은 $SiO_2$의 담지량이 20 mole% 일 때 최대치를 보였고 그 이상에서 일정하였다. 한편, o-자일렌 부분산화반응에서 $V_2O_5-TiO_2/SiO_2$는 $V_2O_5/SiO_2$에 비해 전체 전환율 및 무수프탈산으로의 선택도를 크게 증가시켰으며, $V_2O_5-TiO_2/SiO_2$에서 $TiO_2$의 양이 증가할 경우 전체 전환율은 증가하였으나 무수프탈산으로의 선택도는 크게 변하지 않았다. V=O로 추정되는 약산점은 o-자일렌을 약하게 흡착함으로써 무수프탈산으로의 부분산화반응을, V-O-V로 추정되는 강산점은 o-자일렌을 보다 강하게 흡착하여 $C_1$으로의 완전산화반응을 각각 유도함을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제58권2호
• /
• pp.293-300
• /
• 2020

홍조류인 Eucheuma spinosum은 카라기난을 주된 다당으로 함유하고 있으며 Indonesia, Malaysia, Philippines, China, Tanzania 등지에서 상업적으로 생산되고 있다. 본 연구에서는 E. spinosum을 대상으로 FeCl₃-촉매 수열반응을 통하여 당과화학중간체(5-HMF, levulinic acid, formic acid)로전환하고자하였다. 통계적실험법(3-수준-3-인자의 Box-Behnken design)을 적용하여 반응인자(반응온도, 촉매농도, 반응시간)의 최적화와 영향을 평가하였다. 최적화 결과, 5-HMF의 농도는 160 ℃, 0.4 M FeCl₃, 10 min에서 2.96 g/L가 생성되었다. Levulinic acid와 formic acid의 최적 조건은 200 ℃, 0.6 M FeCl₃, 30 min으로 결정되었고, 농도는 각각 4.26 g/L와 3.77 g/L이었다.