• 한국광물학회지
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• 제24권2호
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• pp.73-82
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• 2011

본 연구에서는 자연에서 산출빈도가 높은 3가 비소(아비산염)와 two-line ferrihydrite와의 표면흡착반응의 기작을 살펴보기 위하여 3가 비소를 흡착시킨 two-line ferrihydrite에 대한 X선 흡수분광 분석을 수행하였다 연구에 사용된 two-line ferrihydrite는 실험실에서 합성하여 사용하였으며, 산성과 염기성 환경에서의 표면반응 기작을 비교하기 위하여 pH 4와 10에서 연구를 수행하였다. 또한 각 pH 조건별 3가 비소의 흡착농도에 따른 표면반응의 차이를 비교 평가하였다. X선 흡수분광 분석결과에서 얻은 EXAFS 영역에서의 비소 3가에 대한 구조 변수들을 살펴보면 As-O 배위수는 3.1~3.3개 거리는 1.74~1.79 ${\AA}$으로 two-line ferrihydrite 표면에 흡착된 As(III) complex의 구조 단위체가 $AsO_3$임이 확인되었다. As(III)-Fe쌍은 주로 안정된 형태의 bidentate binuclear comer-sharing ($^2C$)의 결합구조를 갖는 것으로 나타났으며, bidentate mononuclear edge-sharing ($^2E$)와 $^2C$가 혼합된 결합구조도 공존하는 것으로 조사되었다. pH 4에서는 흡착농도에 따라 다른 표면구조를 가지는 반면, pH 10에서는 흡착 농도에 상관없이 동일한 표면구조를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 3가 비소와 two-line ferrihydrite의 표면반응은 pH와 농도에 의해서 영향을 받는다는 거시적인(macroscopic) 흡착실험 연구결과가 미시적인(microscopic) X선 흡수분광 결과에 의해서 해석될 수 있음을 의미한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.206-214
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• 2005

$TiO_2$에 담지된 불균일 촉매상에서 ppm 수준으로 존재하는 수중 유기오염물질들을 제거하기 위한 모델반응으로 액상 trichloroethylene(TCE) 분해반응을 선정하였으며, 여러 반응변수의 동시제어가 가능하도록 디자인된 연속 흐름식 고정층 반응기 내에서 incipient wetness 기법으로 제조된 여러 전이금속 산화물 촉매들의 TCE 분해활성을 조사하였다. 선택된 반응조건에서 모델반응의 내부확산저항은 없었으며, $36^{\circ}C$의 반응온도에서 촉매표면에 흡착에 의한 액상 TCE 제거된 정도는 무시할 만하였고 촉매반응에 의해서만 제거될 수 있었다. TCE 제거반응에 대한 촉매들의 활성 및 반응시간에 따른 분해효율의 의존성은 사용된 금속 산화물 및 담지체의 종류에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 5 wt.% $CoO_x$/$TiO_2$ 촉매는 본 대상반응에 대하여 가장 우수한 활성을 갖는 것으로 나타났으며, 반응시간의 경과 정도에 따라 TCE 분해효율이 점진적으로 증가하여 안정되는 전이구간의 존재를 확인할 수 있었다. 이와 같은 촉매활성의 반응시간 의존성은 반응 초기와 일정시간 경과 후의 $TiO_2$ 표면에 존재하는 $CoO_x$의 표면구조가 상이할 뿐만 아니라 반응시간 경과와 함께 활성이 더욱 높은 Co species의 표면노출을 암시하고 있다. $NiO_x$, $CrO_x$와 같은 금속 산화물 촉매들의 반응활성은 매우 낮은 수준이었다. $TiO_2$와 MFI를 담지체로 하여 각각 incipient wetness법과 이온교환법으로 제조된 $CuO_x/TiO_2$, Cu-MFI, $FeO_x/TiO_2$ 및 Fe-MFI의 TCE 제거효율을 반응시간의 함수로 살펴본 결과, Cu 촉매들에서 관찰되는 반응시간-분해효율 거동과는 다른 현상이 $FeO_x/TiO_2$와 Fe-MFI 촉매상에서 관찰되었다. $36^{\circ}C$의 반응온도에서 전반응시간 동안에 5 wt.% $FeO_x/TiO_2$ 촉매상에서 TCE 제거반응은 일어나지 않았으나, 1.2 wt.% Fe-MFI의 경우 반응 초기에 높은 제거율을 일정시간 동안 유지하다가 서서히 감소하는 비활성화 현상이 발생하였다. 이는 동일한 활성성분이 사용된다 할지라도 그 제조방법에 따라 촉매활성이 달라질 수 있음을 보여주고 있으며, 액상반응 중에 일어나는 활성성분의 redox cycle이 중요한 역할을 할 수 있음을 암시하고 있다. 가장 우수한 $CoO_x/TiO_2$ 촉매의 TCE 분해활성에 미치는 $CoO_x$ 담지량, 반응온도 등의 영향을 조사한 결과, 최적의 $CoO_x$ 담지량이 존재하였고 반응온도가 높을수록 TCE 제거효율은 높게 나타났다. 반응 중에 $CoO_x$ leaching에 의한 $CoO_x$의 손실이 확인되었으나 TCE 전환율에 영향을 미칠 정도는 아닌 것으로 판단되었다.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.38-45
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• 2022

HCl에 의한 원소수은 산화활성을 크게 억제하는 것으로 잘 알려진 NH₃가 존재하는 SCR조건에서도 CuCl₂가 담지된 V₂O₅-WO₃/TiO₂ 촉매는 원소수은의 산화에 우수한 활성을 나타내었다. 더구나, HCl과 함께 SO₂가 반응가스에 존재할 경우에 촉매표면에 담지된 CuCl₂가 CuSO₄로 변환되는데도 불구하고 뛰어난 원소수은 산화활성이 유지되는 것이 확인되었다. 이는 HCl 뿐만 아니라 촉매 표면에 생성된 SO₄ 성분이 원소수은의 산화를 촉진시키기 때문으로 판단된다. 그러나 SO₂ 존재 하에서는 촉매반응 전후의 전체 수은 수지가 맞지 않는 현상이 나타나는데 특히 SO₂ 농도가 높을수록 심하게 나타났다. 이의 원인 파악을 위해서는 수은 종 분석 방법으로 적용된 SnCl₂ 수용액에서 SO₂의 영향과 촉매표면에 생성되는 황산이온이 원소수은 산화에 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 필요하다. SO₂는 NO_x 제거 활성도 촉진시키는 것으로 확인되는데 이는 SO₂에 의해 촉매 표면에 생성된 SO₄에 의한 산점 증가가 NH₃ 흡착을 용이하게 하기 때문으로 판단된다. 다양한 반응조건에서 촉매 성분의 조성과 구조 변화는 XRD와 XRF로 측정하였으며 이들 측정 결과는 SO₂가 본 촉매시스템에서 원소수은의 산화 활성과 NOx 제거 활성을 증진시키는 현상을 합리적으로 설명하는 근거로 제시되었다.

• 자원환경지질
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• 제56권6호
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• pp.899-909
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• 2023

본 연구는 전통적으로 채색문화유산의 백색 무기안료로 사용된 호분안료를 대상으로 패각의 종류 및 소성 여부에 따른 재료과학적 특성을 분석하고, 보존환경 안정성을 평가하였다. 이를 위해 벚굴, 대합 패각 2종으로 제조된 호분과 이를 1,150 ℃에서 소성한 호분 2종을 수집하였다. 성분분석 결과, 소성 전의 호분안료는 calcite, aragonite 등의 탄산칼슘이고, 소성 후에는 portlandite가 주구성 물질로 calcite가 혼재되어 있었다. FE-SEM분석 결과, 소성 전에는 패각 종류에 따라 고유의 입형 조직을 보이지만 소성 후에는 다공성 입자의 조직 형태로 변하였다. 이에 따라 안료의 흡유량이 상당히 커지는 것을 볼 수 있다. 또한 소성 전보다 소성 후 백색도가 향상되는데, 대합 호분 안료(CS)의 색도 개선율이 더 높았다. 촉진내후성 시험 결과, 호분안료 채색시편은 시험 후 색차값이 2미만으로 육안으로 인지하기 어려운 정도였다. 특히 소성 전에 비해 소성 후 호분안료의 색차값이 작은 것으로 색 안정성이 높아진 것을 알 수 있다. 반면 소성 전보다 소성 후 시편에서 채색층 도막의 안정성이 떨어지는 것을 확인하였다. 항진균 효과는 공시균으로 Aspergillus niger, Tyromyces palustris, Trametes versicolor를 사용하였고, 호분안료가 곰팡이균에 대한 예방 보호적 효과가 있는 것으로 드러났다. 특히 소성과정을 거친 안료의 항진균 효과가 우수했는데, 이는 안료의 재료적 특성상 염기성이 강해진 것에 기인된 결과로 판단된다.