• Carbon letters
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• 제19권
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• pp.23-31
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• 2016

Carbon rich fly ash was recently reported to have compositions that are ideal for use as a precursor and catalyst for carbon nanotube growth. This fly ash powder is mostly composed of pure carbon, predominantly present as sp². In this work, the effect of sonication time on the morphology and structural properties of carbon rich fly ash particles is reported. The obtained results show that ultrasound treatment is an effective tool for producing ultrafine particles/fragments with higher porosity, which might be suitable for the adsorption of gasses. Moreover, carbon nanoparticles (CNPs) of this fly ash were produced in parallel using the ball milling technique, and were evaluated as reinforcements for epoxy based composites. These CNPs have almost spherical shapes with particle sizes of around 30 nm. They were found to have strong C=O carbonyl group bonds, which might be generated during the ball milling process. The tensile testing results of a fly ash CNP reinforced epoxy composite showed significant improvements in the mechanical properties, mainly in the stiffness of the polymer. The stiffness value was increased by around 23% of that of neat epoxy. These CNPs with chemically active groups might also be useful for other applications.

• Carbon letters
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• 제8권4호
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• pp.285-291
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• 2007

Carbon materials of various morphologies were synthesized by pyrolysis of Soap-nut seeds (Sapindus mukorossi), Jack Fruit seeds (Artocarpus heterophyllus), Date-seeds (Phoenix dactylifera), Neem seeds (Azadirachta indica), Tea leaves (Ehretia microphylla), Bamboo stem (Bambusa bambus) and Coconut fiber (Cocos nucifera), without using any catalyst. Carbon materials thus formed were characterized by SEM XRD and Raman. Carbon thus synthesized varied in size (in ${\mu}m$) but all showed highly porous morphology. These carbon materials were utilized as the anode in Lithium secondary battery. Amongst the various precursors, carbon fibers obtained from Soap-nut seeds (Sapindus mukorossi) and Bamboo stem (Bambusa bambus), even after $100^{th}$ cycles, showed the highest capacity of 130.29 mAh/g and 92.74 mAh/g respectively. Morphology, surface areas and porosity of carbon materials obtained from these precursors were analyzed to provide interpretation for their capacity to intercalate lithium. From the Raman studies it is concluded that graphitic nature of carbon materials assist in the intercalation of lithium. Size of cavity (or pore size of channels type structure) present in carbon materials were found to facilitate the intercalation of lithium.

• 한국가스학회지
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• 제26권2호
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• pp.14-20
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• 2022

본 연구에서는 메탄올 수증기 개질 반응을 이용하여 수소를 제조할 수 있는 촉매 반응 특성을 조사하였다. 메탄의 수증기 개질 반응시 자주 사용되는 니켈, 그리고 메탄올 합성 시 자주 사용되는 구리를 주 활성금속으로 사용하였으며, 지지체로는 다공성 및 열적 안정성이 우수하고, 높은 비표면적, 약한 루이스 산점과 염기성을 가지고 있는 하이드로탈사이트를 이용함으로서 높은 활성을 가지는 촉매와 그 특성에 대해서 파악하였다. 본 연구에서는 환원성이 높은 구리금속의 촉매에서 높은 반응성을 나타내었으며, 각각의 촉매에서는 함침량이 높아질수록 메탄올 전환율 및 높은 수소 선택도를 보여 주었다.

• 한국광학회지
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• 제13권3호
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• pp.197-203
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• 2002

촉매로 사용한 HCl 농도를 달리하여 TiO$_2$ 졸(T1-0.7N, T2-2.ON)을 제조하고, 졸-겔 침지코팅법을 이용하여 TiO$_2$ 박막을 제작하였으며, 각 박막의 열처리 온도에 따른 박막의 구조적 및 광학적 특성을 측정.분석하였다. X-선 회절분석 결과 T1박막의 경우, 400-80$0^{\circ}C$의 열처리 온도에서는 아나타제 결정상을 나타내었고, 100$0^{\circ}C$에서는 루타일 결정상을 나타내었다. T2 박막의 경우, 루타일 결정상이 보다 낮은 열처리 온도인 80$0^{\circ}C$에서 나타났다. 그리고 박막의 결정성은 T2 박막이 T1 박막보다 우수하였다. 열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 결정 크기는 증가하였으며, T2 박막의 경우 아나타제 결정의 크기는 T1 박막보다 크며 루타일 결정의 크기는 작은 것으로 측정되었다. 박막의 표면 상태는 루타일 결정상을 지닌 박막이 아나타제 결정상을 지닌 박막보다 치밀하게 형성되어졌고, 이러한 현상은 T2박막에서 보다 뚜렷하게 나타났다. 100$0^{\circ}C$에서 열처리한 박막은 300~700nm의 파장영역에서 결정상 전이에 의한 밴드갭 에너지의 변화와 박막의 조성변화로 인한 흡수의 발생, 그리고 입자의 크기 증가에 의한 산란효과로 투과율의 감소를 초래하였다. 제조된 박막의 굴절률은 열처리 온도가 증가할수록 증가하였으며, 두께와 porosity는 감소하였다. 또한 T2 박막의 굴절률은 T1 박막보다 높았고, porosity는 낮았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.51-60
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• 2006

산업활동으로 인해서 발생하는 제강슬래그와 최근 선진국에서 환경개선 및 오염방지를 위한 용도로 활용하고자 활발히 연구되고 있는 제올라이트 등의 다공성 재료를 오염된 하천의 정체수역에 설치하여 저비용으로 수질을 개선시킬 수 있는 기법은 폐기물의 재이용 측면과 하천수질개선 측면에서 매우 필요하다. 현재 제철소에서 발생하는 부산물인 제강슬래그의 화학적성분은 주로 CaO, $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$ 등으로 이루어져 있으며, 침전유발물질 및 흡착성물질이 함유되어 있다. 제강슬래그는 다공질 형태의 비표면적을 가지고 있어서 정화용 필터나 흡착재로 이용하기에 좋은 이점을 지니고 있다. 그리고 제올라이트는 양이온 교환특성, 흡착특성, 촉매특성, 탈수 및 재흡수특성 등의 이점을 지니고 있어서 축산농가의 환경개선, 도시의 생활하수의 처리, 공업폐수 처리, 음료수 수질개선, 방사성폐기물 처리 및 방사성 물질의 오염방지 등에 응용되고 있다. 그러므로 제강슬래그나 제올라이트를 Mattress/Filter의 채움재 및 수질정화용 여재로 활용함으로써 수질개선 등 효과를 동시에 얻을 수 있다. 본 연구에서는 제강슬래그와 제올라이트가 정체수역에 설치되는 Mattress/Filter시스템의 채움재로 활용할 때 공극률에 따른 수질개선효과를 파악하기 위하여 공극률을 38.6%인 P1, 45.8%인 P2 및 49.8%인 P3로 변화시켜 각각의 유입수와 유출수의 pH, DO, T-N, T-P 등을 측정하여 비교하였다. 수질개선에 사용된 Mattress/Filter시스템은 오염된 하천수가 Mattress/Filter시스템의 공극사이를 통과하면서 채움재에 형성된 다공질에 의한 여과작용과 생물막에 의한 접촉작용, 흡착작용 및 생물분해작용 등을 촉진시키는 기능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 제강슬래그 및 제올라이트를 채움재로 사용한 Mattress/Filter 시스템은 쉽게 생물막을 형성시키고 유기물의 흡착을 촉진시켜 오염물질을 정화하는데 필요한 자정작용의 효과를 증대시키고 수질개선을 촉진시킬 수 있는 자연환경에서 하천정화에 이용될 수 있는 시스템임을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.479-486
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• 2023

본 연구에서는 메탄 습식 개질 반응용 Ni/Al₂O₃ 촉매에 첨가된 Ce_xZr_1-xO₂(CZ)가 촉매 반응 효율에 미치는 효과를 조사하였다. 반응 실험 결과, CZ 조촉매가 첨가된 Ni/Al₂O₃ 촉매는 동일 온도, 동일 steam to carbon ratio에서 Ni/Al₂O₃ 촉매보다 높은 메탄 전환율과 수소 수율을 보였다. 특성 분석 결과, 두 촉매 모두 유사한 기공 구조와 비슷한 Ni 분산도를 가지고 있어 이는 반응 효율에 영향을 미치는 요소가 아님을 확인하였다. 하지만, 라만 분광 분석결과에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매는 Ni/Al₂O₃ 촉매와 달리 CZ상에서 oxygen vacancy가 존재하고, 이는 상대적으로 낮은 반응 온도에서 물 활성화를 촉진시키는 것으로 확인되었다. CZ 조촉매 상의 oxygen vacancy에 의한 물 활성화는 저온 영역에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매의 습식 개질 반응 성능을 증대시켰다.

• 한국대기환경학회지
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• 제23권3호
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• pp.277-285
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• 2007

Porous cordierite beads, of which the average pore size was $130{\mu}m$ and porosity was about 80%, were prepared by the foaming method and then their application as support of the $Pt/{\gamma}-alumina$ catalyst for $NO_x$, reduction with propene was investigated. The pressure drop of a 2 mm porous beads filter was less than that of a 1 mm porous beads filter and the difference in pressure drop between these two increased as the flow rate increased. The catalytic activity of $Pt/{\gamma}-alumina$ washcoated on the porous bead was tested with varying Pt loading $(0.005{\sim}0.1g/cm^3),\;C_3H_6/NO$ mole ratio $(0.5{\sim}8)$, space velocity $(20,000{\sim}30,000h^{-1})$ and oxygen contents (1 and 8). Pt loading of $0.04g/cm^3$ showed the highest activity for $NO_x$ conversion. The $De-NO_x$, test was operated in the temperature range of $200{\sim}400^{\circ}C$ and the best operation temperature of the catalytic filter is about $250^{\circ}C$. As the C/N ratio increased, increase of the $NO_x$, conversion might result from the increase in exhaustion of the amount of oxygen by the reduction of hydrocarbon. $NO_x$ conversion at $20,000h^{-1}$ of space velocity shows a maximum 34% higher conversion than that at $30,000h^{-1}$. On condition that $O_2$ was 5%, space velocity was $20,000h^{-1}$ and the C/N ratio was 8, the $NO_x$ conversion exhibited a maximum of 40% at $250^{\circ}C$.

• 센서학회지
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• 제29권4호
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• pp.232-236
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• 2020

Three-dimensional (3D) multilayered Pt electrodes were fabricated to develop a porous electrode using a pattern-transfer printing process. The Pt thin films were deposited using a transferred sputtering pattern having a 250 nm line width on the substrate, and the uniform line patterns were efficiently transferred using our proposed method. Temperature-programmed desorption (TPD) analyses were used to evaluate the porosity of the electrodes. It was possible to distinguish between two resolved maxima at 168 and 227 ℃, which could be described in terms of desorption reactions on the Pt (111) planes. The results of the TPD analysis of the 3D and multilayered Pt electrodes prepared through transfer printing were compared to those of an electrode fabricated through screen printing using a commercial Pt-carbon paste commonly used as porous electrodes. It was confirmed that the 3D multilayered electrodes exhibited a desorption concentration approximately 100 times higher than that of the Pt-carbon composite electrode, and the desorption concentration increased by approximately 0.02 mg/mol per layer. The 3D multilayered electrode effectively functions as a porous electrode and a catalyst.

• 공업화학
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• 제3권2호
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• pp.230-239
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• 1992

알칼리형 연료전지의 수소극을 제작하기 위해 니켈을 사용하였다. 분극곡선을 측정한 결과 최적의 전해질 농도와 운전온도 조건은 6N KOH와 $80^{\circ}C$였다. 다양한 양의 PTFE 현탁액을 첨가하며 제조한 수소극에서의 전도도와 겉보기기공도 및 전류밀도를 비교한 결과 10wt%의 PTFE를 첨가하는 경우가 가장 적당함을 알았다. CO 화학흡착량으로부터 표면적을 구했으며 10wt%의 PTFE를 침적시키고 $340^{\circ}C$에서 소결시켜 제조한 수소극의 경우 $200mA/cm^2$ 이상의 전류밀도를 나타내었다. 전극의 표면구조를 SEM으로 관찰하였고 cold pressing, hot pressing, rolling 및 calendering 방법 등의 전극제작방법에 따른 전기화학적 특성을 고찰하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.57.2-57.2
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• 2011

Dye-sensitized solar cells (DSSC) have recently been developed as a cost-effective photovoltaic system due to their low-cost materials and facile processing. The production of DSSC involves chemical and thermal processes but no vacuum is involved. Therefore, DSSC can be fabricated without using expensive equipment. The use of dyes and nanocrystalline $TiO_2$ is one of the most promising approaches to realize both high performance and low cost. The efficiency of the DSSC changes consequently in the particle size, morphology, crystallization and surface state of the $TiO_2$. Nanocrystalline $TiO_2$ materials have been widely used as a photo catalyst and an electron collector in DSSC. Front electrode in DSSC are required to have an extremely high porosity and surface area such that the dyes can be sufficiently adsorbed and be electronically interconnected, resulting in the efficient generation of photocurrent within cells. In this study, DSSC were fabricated by an screen printing for the $TiO_2$ thin film. $TiO_2$ nanoparticles characterized by X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscope (SEM) and scanning auger microscopy (SAM) and zeta potential and electrochemical impedance spectroscopy(EIS).In addition, DSSC module was modeled and simulated using the SILVACO TCAD software program. Improve the efficiency of DSSC, the effect of $TiO_2$ thin film thickness and $TiO_2$ nanoparticle size was investigated by SILVACO TCAD software program.