• 전기화학회지
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• 제24권4호
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• pp.106-112
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• 2021

최근에 알칼리막연료전지의 막전극접합체에서 이오노머에 의한 촉매 피독에 대한 연구 결과들이 보고되고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해서 전극 제조 시에 사용되는 유기용매의 성분을 조절하여 막전극접합체의 성능을 향상시키고자 하였다. Fuma-Tech사의 상용 이오노머를 사용하여 N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP)와 Ethylene glycol (EG)를 이용한 4가지의 혼합용매를 제조하였다. 혼합용액을 이용하여 제조된 캐소드 전극은 NMP기반의 상용 이오노머에 비해서 약 36%의 향상된 분극성능을 나타내었다. 이것은 용매의 종류에 따른 이오노머의 분산성 차이에 따른 결과로 추측되며 비균일성 분포의 이오노머가 전극의 성능을 향상시키는 것으로 관찰되었다. 이에 관한 원인분석을 위해서 막전극 접합체의 고주파 저항, 내부저항 보정 분극곡선, Tafel 기울기, Mass activity 및 임피던스 분광법을 사용하여 특성 분석을 실시하였다. 이오노머의 비용매의 비율 증가에 따라서 캐소드 전극 성능이 개선되는 것을 확인하였고, 이것은 이오노머의 입도 분포에 따라서 촉매의 피독이 감소되는 결과로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권6호
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• pp.397-405
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• 2012

본 연구는 휴대폰을 비롯한 전자제품 세척공정과 악취유발물질 등에서 배출되는 휘발성 유기화합물(VOCs)을 경제적이고 안전하게 제거하는 기술에 대한 성능평가를 위해 수행되었다. 대부분의 산업공정에서는 VOCs 제거를 위해 활성탄 흡착탑을 가장 많이 사용하고 있으나 제거효율이 낮아 악취배출시설의 허용기준을 만족할 수 없고, 고농도 유기용제 유입 시 화재위험이 있다. 지금까지 연구되어진 금속산화물 촉매는 VOCs 제거효율이 최소 $220^{\circ}C$ 근방에서 50% 이하였다. 본 연구에서는 이 보다 훨씬 낮은 온도인 $100^{\circ}C$ 이하에서 촉매산화가 시작되었고, 약 $160^{\circ}C$ 근방에서 VOCs가 95% 제거됨을 확인할 수 있었다. 적정처리가 가능한 범위는 공간속도가 $6,000hr^{-1}$ 이하일 때 최적의 제거효율을 나타내며, VOCs 유입농도가 200 ppm에서 4,000 ppm 사이, 촉매제어 온도가 $150{\sim}200^{\circ}C$에서 90~99%로 높은 제거효율을 보였고, VOCs 유입농도가 1,000 ppm 이상일 경우에는 자체반응열로 인해 외부열원이 필요 없었다. 본 저온촉매를 적용할 경우 LNG 와 LPG를 연료원으로 사용하는 RTO/RCO방식 대비 설치비는 50%, 연료비는 75% 감소되어 경제성이 높고 온실가스 발생량도 줄일 수 있었다. 그리고 황화합물과 산성가스에 대해서는 피독이 있는 것으로 확인되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.806-812
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• 2008

귀금속촉매 존재하에서 암모니아 전환반응은 배가스내의 암모니아를 처리하는데 중요한 기술이다. 과잉용액 함침법을 이용하여 $Pt-Rh/Al_2O_3$, $Pt-Rh/TiO_2$, $Pt-Rh/ZrO_2$, $Pt-Pd/Al_2O_3$, $Pd-Rh/Al_2O_3$, $Pd-Rh/TiO_2$, $Pd-Rh/ZrO_2$, $Pt-Pd-Rh/Al_2O_3$, $Pd/Ga-Al_2O_3$, $Rh/Ga-Al_2O_3$, 그리고 $Ru/Ga-Al_2O_3$의 촉매를 제조하였다. 제조된 촉매는 1/4"의 반응기에 $10,000{\sim}50,000hr^{-1}$의 공간속도 조건하에서 촉매활성능 실험을 수행하였다. 암모니아의 초기농도는 2,000 ppm (나머지는 공기)으로 유지하였다. $T_{50}$는 암모니아 전환율이 50%일 때를 나타내는 온도를, $T_{90}$은 90%의 전환율일 때의 온도를 나타낸다. 알루미나를 담지체로 사용했을때의 $T_{50}$와 $T_{90}$은 다른 담체를 사용했을때의 $T_{50}$와 $T_{90}$보다 훨씬 낮았다. Pd-Rh촉매의 경우 $Al_2O_3$를 담체로 사용하였을 때 $ZrO_2$나 $TiO_2$보다 저온 활성이 우수하게 나타났다. 황산화물의 피독실험 결과 본 연구에서는 최종적으로 $Pt-Rh/Al_2O_3$ 촉매가 다른 촉매에 비하여 우수함을 보였다. 실험결과 Pt-Rh가 암모니아 전환공정에서 유용한 촉매라는 사실을 알 수 있다.

• 한국분말재료학회지
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• 제18권2호
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• pp.159-167
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• 2011

The influence of sulfate on the selective catalytic reduction of $NO_x$ on the Ag/$Al_2O_3$ catalyst was studied when $CH_4$ was used as a reducing agent. Various preparation methods influenced differently on the $deNO_x$ activity. Among the methods, cogelation precipitation gave best activity. When sulfates were formed on the surfaces of samples prepared by impregnated and deposition precipitation, $deNO_x$ activity was enhanced as long as suitable forming condition is satisfied. The major sulfate formed in Ag/$Al_2O_3$ catalyst was the aluminum sulfate and it seems that this sulfate acted as a promoter. When Mg was added to the Ag/$Al_2O_3$ catalyst it promoted $deNO_x$ activity at high temperature. Intentionally added sulfate also enhanced $deNO_x$ activity, when their amount was confined less than 3 wt%.

• 대한화학회지
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• 제42권6호
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• pp.696-702
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• 1998

황피독에 저항성을 가지는 수성가스 전환반응용 CoMo 계열 촉매에 알칼리금속염 첨가가 반응활성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 알칼리금속염의 음이온과 양이온의 각각에 대한 영향을 알아보기 위하여 크게 두 경우로 나누어 촉매를 제조하였다. 그 하나는, 양이온을 K로 고정시키고 음이온을 변형시킨 경우로서, 반응활성의 변화는 BET 표면적의 변화로 설명되었다. 다른 한 경우는, 음이온을 $NO_3^-$로 고정시키고 알칼리금속 이온을 변형시킨 경우로서, Li가 첨가된 촉매의 활성이 가장 뛰어났으며 다른 양이온의 경우에는 서로 비슷한 낮은 활성을 보였다. 알칼리금속의 첨가량의 변화에 따른 BET 표면적의 변화와 반응활성의 변화가 같은 경향을 보였다. 알칼리금속염의 양이온을 변화시킨 경우에는 BET 표면적과 정8면체 배위구조 속의 $Mo^{6+}$에 대한 정4면체 배위구조 속의 $Mo^{6+}$의 비, 즉 $Mo^6+[T]/Mo^{6+}[O]$ 값의 복합적인 관계를 통해 반응활성의 변화를 설명할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.498-505
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• 2008

천연망간광석과 천연망간광석에 금속산화물을 $Al_2O_3$와 $TiO_2$에 담지한 촉매을 이용하여 저온 선택적 산화 반응에 대하여 연구하였다. 망간계 금속산화물은 낮은 온도에서 우수한 암모니아 전환율을 나타내었다. NMO 존재하의 저온에서의 $O_2$와 $NH_3$의 흡착 활성화에너지는 각각 10.5와 22.7 kcal/mol 임을 밝혔다. 망간광석에 미량의 Ag를 함침함으로써 활성온도를 크게 낮출 수 있었다. 티타니아 담체의 경우 저온활성이 우수하게 나타나는 특성을 보였다. 또한 구리와 망간을 사용하면 망간을 단독으로 사용한 경우보다는 저온의 활성이 우수하게 나타난다. 망간이 5 wt.% 이상에서는 동일한 전환율을 나타내고 있으며, 저온 활성이 15 wt.%까지 약간 증가함을 알 수 있으며, 20 wt.%에서는 오히려 감소하는 것으로 나타나 있다. 황산화물의 피독실험 결과 본 연구에서는 최종적으로 망간에 조촉매의 첨가에 의한 내피독성의 향상은 공정의 복잡성과 비용면에서 망간의 단독 사용보다 낮게 나타났다.

• 공업화학
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• 제27권2호
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• pp.165-170
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• 2016

본 연구에서는, 실제 $150000Nm^3/hr$ 규모의 연소로에서 운전된 $VO_x/TiO_2$ SCR 촉매의 활성저하 원인을 규명하고자 XRD, BET, AES ICP, $H_2$-TPR, $NH_3$-TPD 분석을 수행하였다. $TiO_2$의 상전이 및 $VO_x$의 결정화가 발생하지 않았기 때문에 열에 의한 촉매의 활성저하는 없는 것으로 나타났다. 반면, 성분 분석결과 S의 함량이 검출되지 않고 Ca이 다량 검출됨에 따라 $SO_2$에 의한 피독이 아닌 Ca에 의한 피독이 발생하였음을 확인하였으며 이러한 Ca의 피독은 $NH_3$의 흡착량을 감소시켜 반응활성을 감소시키는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.270-274
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• 2017

본 연구에서는 양자 역학 계산 이론 중 하나인 Density Functional Theory (DFT)를 사용하여 $Pd/Pd_3Fe$ 촉매 표면에서 개미산(HCOOH) 분해 반응으로부터 수소를 생산하는 반응 메커니즘을 분석하였다. 기존 연구에 따르면, 단일 원자 촉매 중에서 개미산 분해 반응에 가장 높은 수소 생산성을 기록하는 원자는 Pd 촉매이지만, 부 반응으로 생산되는 CO가 Pd에 독성을 띄우기 때문에 Pd 촉매의 성능을 저하시킨다. 이러한 단점을 극복하고자, Pd를 기반으로 Pd와 Fe를 3:1로 합금하여 $Pd_3Fe$가 코어(core) 형태로 존재하고 Pd가 표면에 위치한 core-shell $Pd/Pd_3Fe$ 촉매를 설계하여 개미산 분해 반응에 의한 수소 생산 속도를 계산하였다. 순수 Pd촉매 보다 $Pd/Pd_3Fe$ 촉매의 수소 생산 반응의 활성 에너지가 감소하였다. 그 이유는 Pd와 Fe가 합금화 되면서 $Pd_3Fe$의 격자 상수가 $2.76{\AA}$로 줄어 들어 HCOO의 흡착에너지를 0.03 eV 감소시켰고, Fe에서 표면 Pd로 전자가 이동하면서 표면 전자 구조가 변화하여 HCOO의 흡착에너지를 0.29 eV 낮추었기 때문이다. 본 연구에서 제안하는 결과를 바탕으로 추후 개미산으로부터 수소 생산이 더 용이한 새로운 촉매 설계 메커니즘을 제안하고자 한다.

• 공업화학
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• 제32권5호
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• pp.516-523
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• 2021

본 연구는 대기 중 대표적인 미세먼지 2차 유발물질인 질소산화물 제어에 있어 암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction; SCR)을 이용한 연구를 수행하였다. NH₃-SCR 실험은 상용촉매인 V/W/TiO₂와 Sb를 첨가한 V/W-Sb/TiO₂ 촉매를 사용하였으며 phosphorous에 의한 내피독성을 확인하였다. NH₃-SCR 실험 결과, Sb의 첨가는 P에 대한 내구성을 갖는 것으로 확인되었다. 또한 이에 대한 원인을 확인하기 위하여 BET, XPS, H₂-TPR, NH₃-TPD, FT-IR 분석을 통해 물리·화학적 특성을 비교분석하였다. 분석 결과 V/W/TiO₂ 촉매에 Sb 첨가 시 P가 첨가됨에 따라 SbPO₄ 결합을 형성하고 VOPO₄의 생성을 억제하였으며, P 첨가 전 촉매의 redox 특성을 유지함으로써 P에 대한 내피독성을 확인하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권1호
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• pp.102-107
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• 2012

황화수소가 고분자 전해질막 연료전지의 연료극에 공급되었을 때 전지 성능의 저하와 황화수소 피독 후 순환전류 전압법(CV) 스캔을 통해 전지의 성능 회복에 관한 연구를 수행하였다. 수소에 30 ppm의 황화수소를 희석하여 연료극에 공급하고 전류밀도를 $0.5A/cm^2$로 고정하여 1시간 동안 3차례 피독한 후 CV를 5회 스캔하여 단위전지의 성능회복을 확인한 결과 피독 전 단위전지의 초기 성능은 0.60 V에서 $1.16A/cm^2$이였으며, 30 ppm의 황화수소를 한 시간 동안 피독한 결과 $0.77A/cm^2$로 그 성능이 감소하였고, 피독 횟수가 증가함에 따라 성능이 0.57 V까지 감소하였다. 그리고 황화수소 피독 후 각 스텝에서 CV 스캔을 5회 실시하였을 때 단위전지의 성능이 90.3%까지 회복하는 것을 알 수 있었다. 또한, 황화수소 피독 후 단순히 고순도의 수소 가스만 연료극에 주입하여도 약 80% 정도의 성능회복이 가능하였다. 이러한 현상으로 판단할 때 황화수소 가스의 백금 촉매층에의 흡착은 그리 강하지 않음을 알 수 있었다.