본 논문은 왕겨, 호두각 등의 원료를 대상으로 수산화카륨등으로 활성화시키므로써 높은 비표면적과 세공율을 갖는 활성탄을 제조하고, 제조된 활성탄을 이용하여 이산화탄소 흡착능을 연구하였다. 최근 높은 비표면적과 세공부피를 갖는 활성탄에 대한 연구는 매우활발히 일어나고 있으며, 수소, 메탄 등의 저장과 이산화탄소 분리공정의 적용성을 위한 연구가 활발히 수행되고 있다. 제조된 활성탄의 표면개질을 통한 이산화탄소의 흡착능의 증대와 탈착효율의 증대를 위하여 각종 금속염이 미치는 영향을 연구하였다. 금속염의 종류와 처리량 및 아민등의 유기물에 의한 변화를 고찰하였다.
$TiOSO_4$와 다층벽탄소나노튜브(MWCNT)를 사용하여 가수분해법으로 CNT-$TiO_{2}$ 나노복합체를 제조하였다. 제조된 $TiO_{2}$-CNT 복합체의 CNT는 아나타제 $TiO_{2}$에 균일하게 분산되어 있으며 MWCNT의 첨가량이 증가함에 따라 결정성 탄소의 비율과 O/Ti 비율이 증가함을 확인할 수 있다. CNT-$TiO_{2}$복합체의 광활성 및 오염물 흡착능력을 UV 조사 시간에 따른 메틸렌블루의 분해정도로 확인하였다. MWCNT의 비율이 높아질수록 높은 흡착능과 광분해능을 나타내었다. 이는 MWCNT의 높은 비표면적, 산소포함 관능기, 낮은 밴드갭 에너지, 높은 전기전도성, 높은 부피 대 표면적 비율, 균일한 구조 및 특성으로 인하여 CNT-$TiO_{2}$ 복합체의 광활성에 도움을 주는 것으로 보인다.
Highly toxic gases such as hydrogen sulfide ($H_2S$), carbon dioxide ($CO_2$), and ammonia ($NH_3$) are generated by both nature and human activities and affect human health. In this research, activated carbon combined with $Ca(OH)_2$ and $CaCO_3$ (AC-CO and AC-CC, respectively) were fabricated and applied in absorbing toxic gases from air pollutants. Activated charcoal powder was compressed in the form of pellets and used in the designated conditions. The optimum operating conditions and material properties, such as adsorption capacity, effect of weight ratio of the mixture, and hardness, have been investigated after combining with the calcium derivative. The good performance exhibited in this study suggests that this material is expected to be an effective and economically viable adsorbent for $NH_3$, $CO_2$, and $H_2S$ removal from the air system.
Concrete structure can be deteriorated by ingress of moisture and aggressive agents. To maintain the sound performance of concrete structure during the service life, it needs to protect concrete from ingress of moisture and aggressive agents before arising deterioration of concrete. Protection of concrete is possible by surface treatment. In this study, durability of the functional nano composite inorganic activated carbon based coatings which can provide a barrier against the ingress of moisture or aggressive ions to concrete is discussed. For the durability evaluation of the coatings, fine void structure evaluation test, chloride penetration acceleration test, accelerated carbonation test, freezing and thawing test, and the accelerated test of chemical erosion are conducted. As the result of this study, the functional nano composite inorganic activated carbon based coatings which became one formed complex compound with adsorption and porosity on concrete surface, had an effect on the function of far infrared radiation, antimicrobial action, air cleaning, airing assurance, and the interception of moisture of deterioration factor, chloride ion, carbon dioxide, sulfate, and so on.
본 연구는 구리의 이산화탄소 환원 촉매 특성을 향상시키기 위해 전극 촉매 물질인 다공성 구리에 그래핀을 적용하였다. Thermal Chemical Vapor Deposition(TCVD)법을 이용하여 직접적으로 그래핀이 혼합된 다공성 구리를 제조하였다. 0.1 M $KHCO_3$ 전해액을 사용하여, -1.0 V ~ -1.4 V의 인가전위로 전기화학 실험을 수행한 결과, 그래핀이 혼합된 다공성 구리 전극의 전류 밀도는 다공성 구리에 비해 1.8 배 이상 증가하였다. 생성물을 평가한 결과, 다공성 구리 전극에서 CO와 $H_2$만 생성된 반면 그래핀이 포함된 다공성 구리의 생성물은 CO 뿐만이 아닌 $CH_4$와 $C_2H_4$가 생성되었다. 이는 그래핀으로 인해 이산화탄소 흡착 시간이 길어짐으로써 반응 중 생성된 중간체들이 전극 표면에 머무르는 시간이 길어졌으며, 결과적으로 C2 화합물 생성 반응까지 연속적으로 진행될 수 있었다고 판단된다.
코발트 적재된 활성탄소섬유(ACFs)는 이산화티탄($TiO_2$) 광촉매 반응을 촉진시키는 것을 발전되었다. Co-ACFs/$TiO_2$ 광촉매는 SEM, XRD, EDX 및 UV-vis 분광기를 사용하여 분석하였다. Co-ACFs/$TiO_2$ 광촉매에 대한 메틸렌불루(MB)의 분해 효과는 300분 반응해서 거의 100%를 도달하였다. 용액에 있는 MB 분자들은 ACFs의 흡착에 의해 $TiO_2$ 입자의 주위에 응축한다고 가정되었다. 그래서 이 광촉매 복합체는 MB 광분해에 대한 활성탄의 흡착성과 $TiO_2$의 광촉매 특성의 결합한 성능을 가지고 있다. 코발트가 전자 천이 효과를 가지고 있기 때문에 MB 용액의 광분해가 증가되는 것으로 판단된다.
실내 거주 시간이 늘어나면서 발생하는 CO2를 인체에 무해한 농도인 1,000 ppmCO2 이하로 유지하기 위해 연구들이 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 저농도 CO2흡착제로서 KOH와 K2CO3와 같은 알칼리성 첨가제를 상용 활성탄에 함침하여 사용하였다. 흡착된 CO2 양은열중량분석기(TGA)와 chamber(CO2 IR analyzer)로평가하였다. 비표면적이 928.5 m2/g인 상용 활성탄(AC)은 KOH가 함침 된 KOH/AC(13.6 m2/g)와 K2CO3가 함침 된 K2CO3/AC(288.8 m2/g)보다 비표면적이 높았다. 챔버실험결과, AC는 CO2를 거의 흡착하지 않았지만, KOH/AC와 K2CO3/AC는 각각 93.5 mgCO2/gsample 및 94.5 mgCO2/gsample 흡착하였다. 이것은 비표면적 및 미세기공의 부피에 의한 물리적인 흡착 영향보다 알칼리성 활성점의 증가가 CO2 흡착에 더 유리하게 작용한 것으로 판단된다. KOH/AC와 K2CO3/AC의 재생성능은 chamber test 결과 대조군(K2CO3/Al+Si supports)과 비교했을 때 안정적으로 흡착 성능을 유지하는 것으로 나타났다(3회 반복 실험). 또한, KOH/AC와 K2CO3/AC는열중량분석기의절대습도 1%H2O를고려한조건에서 145.7 mgCO2/gsample및 150 mgCO2/gsample로 나타났다. 따라서 KOH 및 K2CO3 등과 같은 알칼리 성분의 함침은 상용 활성탄의 안정적인 흡착 및 재생 후 흡착성능을 나타내어, 실내 이산화탄소 저감을 위한 흡착제 개발에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
Activated carbon modified with nickel (Ni-AC) was employed the for preparation of Ni-activated carbon/$TiO_2$ (Ni-AC/$TiO_2$) composites. The $N_2$ adsorption data showed that the composites had a decreased surface area compared with pristine AC. This indicated blocking of the micropores on the surface of the AC, which was further supported by observation via SEM. XRD results showed that the Ni-AC/$TiO_2$ composite contained a mixed anatase and rutile phase while the untreated AC/$TiO_2$ contained only a typical single and clear anatase phase. EDX results showed the presence of C, O, and Ti with Ni peaks on the composites of Ni-AC/$TiO_2$. Subsequently, the photocatalytic effects on methylene blue (MB) were investigated. The improved decomposition of MB showed the combined effects of adsorptions and photo degradation. In particular, composites treated with Ni enhanced the photo degradation behaviors of MB.
In this study, activated carbon (AC) was treated with ferric ion by a sol-gel method. The compound (Fe-AC) was employed for the preparation of Fe-activated carbon/$TiO_2$, (Fe-AC/$TiO_2$) composites. The prepared Fe-AC/$TiO_2$ composites were characterized with surface properties, structural crystallinity, elemental identification and photocatalytic activity. The SEM results showed that ferric compounds and titanium dioxide were fixed onto the AC surfaces. The XRD results showed that Fe-AC/$TiO_2$ composites mostly contained anatase phase. EDX showed the presence of C, O, and Ti with Fe peaks in all samples. Its photocatalytic degradation effect was evaluated with the degradation behavior of the methylene blue (MB) solution. MB degradation could be attributed to the synergetic effects of adsorption, photo-degradation of $TiO_2$ and photo-Fenton of Fe component. The degradation rate for this photocatalysis was evaluated as a function of the concentration of the dye, the amount of $TiO_2$ and the pH. Photocataytic activity is good at activity pH.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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