• 공업화학
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• 제23권2호
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• pp.176-182
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• 2012

메탄 개질반응($CH_4$ reforming)은 온실가스($CH_4$와 $CO_2$)를 합성가스(CO, $H_2$)로 전환시켜 온실가스를 자원화 한다는 점에서 활발하게 연구가 진행되고 있다. 그러나 촉매 비활성화와 고온 반응으로 인해 아직 상업화된 공정이 없는 상황이다. 본 연구에서는 Co, Ru, Zr 금속과 담지체로 $SiO_2$를 이용해 Co-Ru-Zr-Si (CRZS)촉매를 제조하고 이를 성형하여 메탄개질반응 특성을 연구하고, 공정 개발을 위한 기초 자료를 얻고자 하였다. 성형촉매의 특성을 알아보기 위해 XRD, BET 그리고 EDS로 분석하였고, 메탄 및 이산화탄소 전환율은 GC (TCD detector)로 분석하였다. 또한 반응속도론적 연구로 부터 반응속도상수를 구하였으며 반응물의 물질전달영향을 받지 않는 촉매크기를 선정하였다. 선정된 성형촉매는 $850^{\circ}C$, 720 h에서도 활성을 유지하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.609-617
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• 2000

본 연구에서는 소각로용 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매개발의 일환으로, 소각로 배기가스 중에 다량 함유되어 있는 염화수소 (HCl) 기체가 촉매활성에 미치는 영향에 관하여 고찰하였다. 연구에 사용된 촉매는 상용 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매와 구리이온이 교환된 모더나이트형 제올라이트, CuHM 촉매로 실험은 수분의 유무에 따라 건조가스 조건과 습윤가스 조건으로 나누어 수행하였다. 건조가스 조건에서는 염화수소농도가 증가함에 따라 CuHM 촉매의 NO 제거활성이 가역적으로 증가하는 반면 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매는 비가역적으로 저하되는 상반되는 결과를 보였다. 그리고 수분이 포함된 습윤가스 조건에서는 CuHM와 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매 모두 비가역적으로 활성이 감소됨이 관찰되었으나, 상대적으로 CuHM이 보다 안정적인 활성을 나타내었다. 이러한 활성변화는 $NH_3$ TPD(Temperature Programmed Desorption) 탈착곡선의 증가, 감소로부터 HCl에 따른 일시적인 산량 증가 또는 영구적인 산점의 변화와 관계됨을 알 수 있었다. 그리고 BET 및 ICP 분석을 통하여 염화수소기체에 의한 촉매의 표면적과 $Cu^{{+}{+}}$ 및 $V_2O_5$ 함유량의 변화를 관찰하였다. 이상의 연구결과로부터 HCl과 같은 산가스를 함유하고 있는 배기가스 중의 질소산화물을 제거할 경우 CuHM 촉매에 대한 선택적 촉매 환원공정의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제23권4호
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• pp.429-434
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• 2017

저온 수성가스전이반응에서 $Cu/ZnO/MgO/Al_2O_3$ (CZMA) 촉매의 마그네슘의 영향을 조사하기 위하여 Cu/Zn/Mg/Al의 비율을 45/45/5/5 mol%로 공침법을 사용하여 제조하였다. 제조된 촉매들은 BET, $N_2O$ 화학흡착, XRD, $H_2-TPR$ and $NH_3-TPD$를 사용하여 분석되었다. 촉매 활성 테스트는 GHSV $28,000h^{-1}$와 온도 범위 $200{\sim}320^{\circ}C$에서 수행되었다. 동일한 조건에서 마그네슘이 첨가된 촉매(CZMA 400)는 가장 낮은 환원 온도를 나타내며 활성종인 $Cu^+$가 안정적으로 존재하고 또한 많은 약산점을 보유하였다. 또한 마그네슘이 첨가된 촉매(CZMA)는 마그네슘이 첨가되지 않은 촉매(CZA)와 비교하였을 때 240 이상의 높은 온도에서 촉매 활성이 증가하였다. CZMA 400 촉매는 최적의 촉매로서 $240^{\circ}C$, GHSV $28,000h^{-1}$에서 75 h 동안 활성의 저하없이 평균 CO 전환율 77.59%를 나타내었다.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.198-204
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• 2021

본 연구는 네팔산 자트로파 오일을 원료로 사용하여 바이오디젤을 제조하는 불균일 촉매를 사용하는 2-step 공정에 초점을 맞추었다. 첫 번째 단계로, 네팔산 자트로파 오일에 함유된 FFA의 에스테르화 반응에서 Amberlyst-15의 재사용 횟수가 FFA의 에스테르화 반응에 미치는 영향을 고찰하였다. 두 번째로, 돌로마이트 비드 촉매를 적용한 전이에스테르화 반응의 scale-up 가능성을 확인하고자 하였다. 네팔산 자트로파 씨앗 120 kg을 이용하여 30 L (27 kg)의 자트로파 오일을 얻었으며 씨앗으로부터의 오일 수득율은 약 25.0 wt%이다. 자트로파 오일의 산가와 FFA 함량은 각각 11.3 mgKOH g^-1 및 5.65%로 측정되었다. 비드형태의 Amberlyst-15 촉매를 사용하여 자트로파 오일의 에스테르화 반응을 수행한 결과, 신규 Amberlyst-15 촉매를 사용한 경우 반응 생성물의 산가는 0.26 mgKOH g^-1까지 낮출 수 있었다. Amberlyst-15 촉매의 재생을 거듭할수록 Amberlyst-15 촉매가 비활성화되어 에스테르화 반응 성능이 저하됨을 알 수 있다. 비활성화의 원인은 촉매가 부서짐과 동시에 불순물이 침적되기 때문인 것으로 판단된다. 자트로파 오일의 에스테르화 반응에 Amberlyst-15 촉매를 5회까지 반복하여 재사용할 수 있음을 알 수 있다. 두 번째 단계인 전이에스테르화 반응에는 돌로마이트 촉매를 비드 형태로 대량 제조하여 사용하였다. 돌로마이트 비드 촉매가 90 g 장착된 spinning catalyst basket 반응기에서 전처리된 자트로파 오일의 전이에스테르화 반응을 통해서 반응 시작 후 2 h 후에 바이오 디젤 89.1 wt%에 도달하였으며, 이는 동일한 조건에서 soybean oil 의 전이에스테르화 반응 실험 결과와 거의 유사하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.221-226
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• 2015

Ru catalysts supported on $CeO_2$ were synthesized by an impregnation method and characterized by numerous analytical techniques including X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), transmission electron microscopy (TEM), and scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). Upon utilization of these catalysts for methane dry reforming with a $CH_4/CO_2$ ratio of 1:1 at different temperatures ranging from 550 to $750^{\circ}C$, the $Ru/CeO_2$ catalysts have shown to be active. In particular, Ru(0.55wt%) supported on $CeO_2$ (1) prepared by a hydrothermal method exhibited excellent activity with the conversion of > 75% at $750^{\circ}C$. In addition, the catalyst also proved to be highly stable for at least 47 h without catalyst deactivation under the dry reforming conditions.

• 공업화학
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• 제8권3호
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• pp.382-388
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• 1997

본 연구는 펄스 반응기 및 고정층 연속반응기를 사용하여 ${\gamma}$-알루미나에 담지된 니켈촉매상에서 이산화탄소에 의한 프로판의 개질반응 특성을 고찰한 것이다 Ni/${\gamma}$-$A1_2O_3$촉매가 NiO/${\gamma}$-$A1_2O_3$촉매보다 $CO_2$의 해리능력과 프로판의 개질 능력이 우수한 것으로 나타났다. 프로판과 $CO_2$의 혼합물에 산소를 추가한 결과 프로판의 전환율이 증가하였고 표면의 탄소침적도 감소함을 알 수 있었다. Ni/${\gamma}$-$A1_2O_3$와 $Ga_2O_3$의 기계적 혼합 촉매는 Ni/${\gamma}$-$A1_2O_3$자체보다 촉매의 활성이 오래 유지되었고 두 상의 협동에 의한 상승효과(synergistic effect)가 관찰되었다.

• 공업화학
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• 제20권5호
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• pp.522-526
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• 2009

다양한 금속(Ru, Mn, Co, Fe)을 $Al_2O_3$와 $CeO_2$에 담지한 촉매를 이용하여 1,2-Dichlorobenzen (1,2-DCB) 제거를 위한 촉매산화 실험을 실시하였다. 이와 더불어 동시에 NOx 제거가 이루어져 단일 촉매층에서 산화/환원 이원 기능이 가능한 촉매를 연구하고자 하였다. 실험결과 1,2-DCB 산화제거효율은 Ru/Co/$Al_2O_3$, Mn-Fe/$CeO_{2}$, 상용촉매인 Cr/$Al_2O_3$ 순으로 나타났다. 또한 1,2-DCB 산화제거효율이 가장 우수하였던 Ru/Co/$Al_2O_3$는 Chlorobenzene (CB)의 분해실험에서도 VOC 제거에 있어서 잘 알려진 Pt-Pd/$Al_2O_3$ 보다 우수한 활성을 나타내었다. 또한 $Cl_2$와 같은 생성물에 의하여 활성의 저하 및 황에 대한 내피독성과 내구성에서 우수한 결과를 얻을 수 있었다. NOx 제거에 있어서도 $260^{\circ}C$에서 NOx 전환율이 70% 정도로 나타났다.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.697-701
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• 2010

팔라듐을 연료극 촉매로 이용한 개미산 연료전지에서의 성능과 팔라듐 촉매의 전기화학적 특성 분석을 수행하였다. 연구를 위해 사용된 팔라듐 촉매는 직접페인트법에 의해 제조되어 전해질 위에 코팅되었다. 개미산 연료전지를 연속적으로 반복 운행 했을 때, 팔라듐 촉매의 활성 및 개미산 연료전지의 분극 곡선 성능이 지속적으로 감소하였다. 이러한 거동은, 연료전지의 운행동안 팔라듐 촉매와 포매이트 및 수산화 이온간 전기화학적 반응에 의한 결합에 따른 팔라듐 촉매의 활성 저하 때문인 것으로 생각된다. 이러한 팔라듐 촉매의 활성 저하를 설명하고, 팔라듐 촉매와 개미산 연료전지의 활성을 되살리려는 실험이 선형 전압 인가법에 의해 수행되었다. 1.0볼트의 최대 전압을 가진 역방향 선형전압 인가 실험 후에 팔라듐 촉매의 활성 및 개미산 연료전지의 분극 곡선 성능이 되살아났다. 이는 역방향 선형 전압 인가법에 의해, 포매이트 및 수산화 이온들과의 결합되어 있던 팔라듐 촉매의 결합이 끊어지면서 팔라듐 촉매의 활성이 되살아났기 때문인 것으로 분석되었다.

• 공업화학
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• 제31권3호
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• pp.323-327
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• 2020

이산화탄소 메탄화 공정 적용을 위해 저온에서 우수한 활성을 나타내는 Ni/CeO_2-X의 반응 특성을 조사하였다. 지지체인 CeO_2-X는 Ce(NO₃)₃를 400 ℃에서 열처리하여 획득하였으며, 촉매는 함침법으로 제조되었다. 실험의 운전 변수로써 반응기 내부 압력, 유입가스 중 산소, 메탄, 황화수소의 조성 및 반응 온도에 대하여 수행하였다. Ni/CeO_2-X를 이용한 이산화탄소 메탄화 반응에서 압력이 1 bar에서 3 bar로 증가함에 따라 CO₂ 전환율은 25% 이상 증가하였으며, 낮은 반응 온도에서 증가폭이 크게 나타났다. 유입가스 중 산소와 메탄은 촉매의 CO₂ 전환율을 최대 16, 4%씩 감소시켰으며, 산소와 메탄의 농도가 높아질수록 CO₂ 전환율의 감소율이 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 황화수소는 촉매의 CO₂ 전환율을 최대 7% 감소시켰으며 촉매의 비활성화를 야기하였다. 본 연구의 결과들은 이산화탄소의 메탄화 공정 기초 자료로 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 공업화학
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• 제32권3호
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• pp.305-311
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• 2021

DTO (dimethyl ether to olefins) 반응에서 촉매의 성능 향상을 목적으로 SAPO-34 촉매의 메조 세공 유도제로서 키토산의 효과를 연구했다. 합성된 촉매의 특성은 XRD, SEM, N₂ adsorption-desorption isotherm 및 NH₃-TPD로 분석하였다. 키토산 첨가량을 변수로 하여 개조된 SAPO-34 촉매는 기존의 SAPO-34 촉매와 동일한 입방체 형태와 카바자이트 구조를 나타내었다. 키토산의 첨가량을 3 wt%까지 증가함에 따라 제조된 촉매의 표면적 및 메조 세공 부피는 향상되었으며 약산 점의 농도 또한 증가하는 것으로 나타났다. 개조된 SAPO-34 촉매는 DTO 반응에서 향상된 촉매 수명과 높은 경질 올레핀 선택도를 나타냈다. 특히, SAPO-CHI 3 촉매(3 wt%)는 기존의 SAPO-34 촉매 수명(82 min)과 비교하여 가장 우수한 촉매 수명(140 min)을 나타냈다. 따라서 키토산이 SAPO-34 촉매의 비활성화를 억제하기 위한 메조 세공 유도제로 사용하기에 적합한 물질임을 확인했다.