In this study, mixed matrix membranes were prepared by mixing the synthesized zeolitic imidazolate framework-7 (ZIF-7) with poly(ether-b-amide) 2533 (PEBAX2533). A single gas (N2, CO2) was permeated through the membrane to investigate the properties of the gas. Through FT-IR, XRD, and FE-SEM, the peaks and shapes of ZIF-7 were confirmed, and it was determined that the synthesis was successful. Through TGA, it was confirmed that ZIF-7 has excellent thermal stability and that when incorporated into the membrane, the thermal stability is improved compared to pure PEBAX2533. It was found that ZIF-7 synthesized through BET had excellent CO2 adsorption capacity and CO2/N2 adsorption selectivity showed a high value of about 49.64. For the gas permeation, as the ZIF-7 content in the mixed membrane increases, the N2 permeability decreases and the CO2 permeability slightly decreases, while the CO2/N2 selectivity steadily increases. In particular, when 20 wt% of ZIF-7 was added, the CO2 permeability did not decrease significantly and the CO2/N2 selectivity increased considerably, resulting in the performance approaching to the Robeson upper-bound.
Hoon Moon;Namkon Lee;Jung-Jun Park;Gum-Sung Ryu;Gi-Joon Park;Indong Jang
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.11
no.4
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pp.373-380
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2023
This study investigated the carbonation of concrete brick cured in a CO2 environment for the utilization of CO2 captured in power plants. Concrete brick specimens were produced with electric arc furnace reducing slag (ERS) and electric arc furnace oxidizing slag (EOS), and cured for 3 days in a CO2 chamber with a concentration of 20 % or in a constant temperature and humidity chamber. The weight change, compressive strength, flexural strength and carbonation depth of concrete bricks were measured. From the results, it was found that when subjected to CO2 curing, CO2 was absorbed at the level of 2.4 % of the weight of the specimen. The specimen incorporating ERS showed the highest carbonation depth, and satisfied KS F4004 standards for the concrete brick. Therefore, it is expected that the captured CO2 can be utilized in the CO2 curing process of concrete brick.
1,3-Dioxolane is an exciting material that has attracted widespread interest in the chemical, paint, and pharmaceutical industries as a solvent, electrolyte, and reagent because 1,3-dioxolane is not toxic, carcinogenic, explosive, auto-flammable, and multifunctional, and due to their excellent miscibility in most organic and aqueous solvent conditions. Recently, this material has received increasing attention as a CO2-selective polymer precursor to separating CO2 from flue gas and natural gas mixtures. Poly(1,3-dioxolane) (PDXL) possesses higher ether oxygen content than polyethylene oxide (PEO), which demonstrates superior membrane CO2/N2 separation properties owing to their polar ether oxygen groups exhibiting strong affinity toward CO2. Thus, PDXL-based membranes displayed an outstanding CO2 solubility selectivity over non-polar (N2, H2, and CH4) gases. However, the polar groups of PDXL, like PEO, promote chain packing efficiency and cause polymer crystallization, thereby reducing its gas permeability, which should be improved. In this short review, we discuss the recent advancement and limitations of PDXL membranes in gas separation applications. To conclude, we provide future perspectives for inhibiting the limits of 1,3-dioxolane-based polymers in the CO2 separation process.
The NASICON solid electrolyte films, $Na_{1+x}Zr_2Si_xP_{3-x}O_{12}$(1.5< x < 2.3), was prepared from ceramic slurry by modified doctor-blade process. The NASICON solid electrolyte and fabricated sensors, Pt-electrode/NASICON/Carbonate$(Na_2CO_3-K_2CO_3CaCO_3\; system)$ electrode, were investigated to measure phase, microstructure and e.m.f variation for sensing $CO_2$ concentration. The uniform grain size of $2-4{\mu}m$ and major phase of sodium zirconium silicon phosphate phase, $Na_{1+x}Zr_2Si_xP_{3-x}O_{12}$was identified with X-ray diffraction patterns and scanning electron microscopy, respectively. The Nernst's slope of 84 mV/decade for $CO_2$ concentration from 500 to 8000 ppm was obtained at operating temperature of $400^{\circ}C$.
Lee, Soo-Min;Kim, Tae-Hyun;Jo, Young-Moo;Kim, Ki Beom;Lee, Jong-Heun
Journal of Sensor Science and Technology
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v.30
no.2
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pp.94-98
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2021
In this study, pure and Co3O4/CoFe2O4-loaded Indium oxide (In2O3) nanofibers were synthesized by the electrospinning of an Indium/Polyvinylpyrrolidone precursor solution containing cobalt and iron bimetallic zeolitic imidazolate frameworks and subsequent heat treatment. The ethanol, toluene, p-xylene, benzene, carbon monodxide, and hydrogen gas sensing characteristics of the solution were measured at 250-400 ℃. 0.5 at%-Co3O4/CoFe2O4-loaded In2O3 nanofibers exhibited extreme response (resistance ratio - 1) to 5 ppm of ethanol (210.5) at 250 ℃ and excellent selectivity over the interfering gases. In contrast, pure In2O3 nanofibers exhibited relatively low responses to all the analyte gases and low selectivity above 250-400 ℃. The superior response and selectivity toward ethanol is explained by the catalytic roles of Co3O4 and CoFe2O4 in gas sensing reaction and the electronic sensitization induced by the formation of p (Co3O4/CoFe2O4)-n (In2O3) junctions.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.9
no.3
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pp.587-592
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2023
Cobalt oxide (Co3O4·CoO) ultra fine particles were synthesized by liquid phase precursor method. cobalt(II) chloride hexahydrate (CoCl2·6H2O) was as a starting material. A plant-derived crystalline cellulose was used as impregnating materials. A impregnated precursor was calcined at a temperature of 350 to 900℃ to obtain cobalt oxide particles having a particle size of 1 to 10㎛. The crystallization process and morphology according to the calcination temperature were examined, and the properties of the synthesized powder were evaluated using SEM and XRD. It was confirmed that a crystal phase of Co3O4 began to form around 350℃ and crystal growth occurred up to 900℃. At a temperature above 500℃, the Co3O4 crystal was changed to another crystal phase CoO.
Electrochemical characterization and thermal stability were investigated for MgF2 coated LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 cathode. The ratio of MgF2 was controlled by 0.5, 1, 3 wt%. Cyclic voltammetry, charge-discharge profiles, rate capability, cycle life were measured for electrochemical properties. DSC analysis was measured for thermal stability. The first discharge capacities of MgF2 coated LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 were decreased at 0.1C-rate compared to pristine LiNi0.8Co0.15Al0.05O2. But the rate capability and cycle life of MgF2 coated LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 were improved at 2C-rate. In DSC analysis result, the exothermic temperature of MgF2 coated LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 was increased and peak height was decreased.
Expensive PCBN or ceramic cutting tools are used for processing of difficult-to-cut materials such as Ti and Ni alloy materials. These tools have the problem of breaking easily due to their high hardness but low fracture toughness. To solve these problems, cutting tools that form various coating layers are used in low-cost WC-Co hard material tools, and research on various tool materials is being conducted. In this study, binderless-WC, WC-6 wt%Co, WC-6 wt%Co-1 wt% Mo2C, and WC-6 wt%Co-2.5 wt% Mo2C hard materials are densified using horizontal ball milled WC-Co, WC-Co-Mo2C powders, and spark plasma sintering process (SPS process). Each SPSed Binderless-WC, WC-6 wt%Co-1 wt% Mo2C, and WC-6 wt%Co-2.5 wt% Mo2C hard materials are almost completely dense, with relative density of up to 99.5 % after the simultaneous application of pressure of 60 MPa and almost no significant change in grain size. The average grain sizes of WC for Binderless-WC, WC-6 wt%Co-1 wt% Mo2C, and WC-6 wt%Co-2.5 wt% Mo2C hard materials are about 0.37, 0.6, 0.54, and 0.43 ㎛, respectively. Mechanical properties, microstructure, and phase analysis of SPSed Binderless-WC, WC-6 wt%Co-1 wt% Mo2C, and WC-6 wt%Co-2.5 wt% Mo2C hard materials are investigated.
Bada Kim;Junghyun Park;Sungwoon Choi;Youngchul An;Daeyup Lee
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.27
no.2
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pp.25-31
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2023
The purpose of this study is to increase the thermal efficiency of a landfill gas (LFG) power generation engine by capturing carbon dioxide (CO2) from landfill gas (LFG) using monoethanolamine (MEA), which is widely used in the chemical CO2 absorption process. Since the use of LFG as an energy source can be a means of reducing greenhouse gas emissions, MEA can be used to reduce CO2 in LFG and increase the concentration of CH4 to improve the efficiency of power generation. In this study, experiments were conducted to measure the solubility of CO2 and CH4 in MEA solution, increase the solubility under different conditions, and analyse the dissolution characteristics. It was found that the CO2 absorption rate increased as the ratio of MEA to reaction gas increased. There is an optimum MEA concentration to maximise CO2 solubility, and even if the concentration is increased above this concentration, the solubility does not improve significantly. This study provided fundamental work to develop a more practical fuel by capturing CO2 from LFG and increasing the concentration of CH4 while reducing greenhouse gas emissions.
Although the mileage of electric vehicles can be increased based on the excellent energy density of the LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2, it is known that the reason for limiting its use is the low lifespan and poor surface stability due to the structural deformation of the LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2. To improve the structural stability of LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2, electrochemical performance is improved by La coating on the surface. La-modified LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2 shows an initial capacity of 210.6 mAh/g, a capacity retention rate of 89.9 % after 50 cycles, and a retention rate of 52.5% at 6.0 C. These are superior performances than the pristine sample, because the structural stability of the LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2 cathode is improved by the La coating.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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