• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권1호
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• pp.67-95
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• 2024

Direct alcohol fuel cells (DAFCs) have gained much attention as promising energy conversion devices due to their ability to utilize alcohol as a fuel source. In this regard, Molybdenum-based electrocatalysts (Mo-ECs) have emerged as a substitution for expensive Pt and Ru-based co-catalyst electrode materials in DAFCs, owing to their unique electrochemical properties useful for alcohol oxidation. The catalytic activity of Mo-ECs displays an increase in alcohol oxidation current density by several folds to 1000-2000 mA mg_Pt^-1, compared to commercial Pt and PtRu catalysts of 10-100 mA mg_Pt^-1. In addition, the methanol oxidation peak and onset potential have been significantly reduced by 100-200 mV and 0.5-0.6 V, respectively. The performance of Mo-ECs in both acidic and alkaline media has shown the potential to significantly reduce the Pt loading. This review aims to provide a comprehensive overview of the bifunctional mechanism involved in the oxidation of alcohols and factors affecting the electrocatalytic oxidation of alcohol, such as synthesis method, structural properties, and catalytic support materials. Furthermore, the challenges and prospects of Mo-ECs for DAFCs anode materials are discussed. This in-depth review serves as valuable insight toward enhancing the performance and efficiency of DAFC by employing Mo-ECs.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.648-652
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• 2010

고정층 상압 흐름 반응기에서 메탄의 부분산화반응를 수행하여 메탄으로부터 수소제조 위한 촉매의 활성도를 평가하였고, BET, XPS, XRD를 사용하여 촉매의 특성을 분석하였다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 BET 표면적, Horvath-Kawaze의 기공부피와 기공폭, t-플롯 미세기공 면적과 부피는 각각 $284m^2/g$, $0.233cm^3/g$, 3.9 nm, $30m^2/g$ $0.015cm^3/g$과 $396m^2/g$, $0.324cm^3/g$, 3.7 nm, $119m^2/g$, $0.055cm^3/g$이었다. 촉매는 히스테리시스가 잘 발달된 IV형 임을 $N_2$-흡착등온선으로부터 확인할 수 있었다. XPS분석으로부터 SPK에 Ti와 Zr이 부분 치환된 Ti-SPK과 Zr-SPK의 Si 2p과 O 1s 피크는 SPK의 Si 2p와 O 1s 피크 보다 낮은 결합에너지 쪽으로 화학 이동함을 알 수 있었고, 촉매표면의 Pd의 산화상태는 $Pd^0$와 $Pd^{+2}$이었다. XRD의 결정 피크는 반응 전에 무정형인 촉매가 반응 후에는 결정상으로 변함을 보여주었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 메탄의 전화율과 수소의 선택도는 973 K, $CH_4/O_2$ = 2, GHSV = $8.4{\times}10^4mL/g_{cat}{\cdot}h$. 반응조건에서 각각 77, 84%와 78, 72%이었고, 반응 시작 후 3일까지도 촉매의 활성이 거의 일정하게 유지되었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매는 메탄의 부분산화반응에서 활성도와 열 안정성 및 물리화학적 성질이 우수하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권6호
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• pp.783-791
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• 2015

바이오매스 가스화 공정을 위하여 내경이 0.1 m이고 높이가 1.2 m인 유동층 반응기에서 수증기 및 촉매의 첨가가 프로듀서가스(Producer gas)에 미치는 영향을 파악하였다. 가스화 장치는 유동층 반응기, 연료공급 장치, 사이클론, 2개의 냉각기, 수증기 발생장치 및 가스분석기로 구성하였다. 층물질 및 촉매물질로 평균입자크기 $380{\mu}m$의 비구형 silica sand 와 평균입자 $356{\mu}m$ 크기의 소성된 백운석을 사용하였다. 사용된 바이오매스는 국산 우드펠릿(Korea woody pellet) 및 동남아 팜 부산물인 EFB(empty fruit bunch)를 펠릿 형태로 가공하여 사용하였다. 실험 고정 변수로는 연료공급량 50 g/min(EFB), 38 g/min(KWP) 반응 온도 $800^{\circ}C$, ER(equivalence ratio) 0.25로 설정하였다. 조업 변수로 촉매인 소성된 백운석을 층물질 0~100 wt%의 혼합비로 사용하였다. 가스화매체로 공기 또는 Air-Steam을 사용하였다. 이때 수증기 첨가량은 SBR(steam to biomass ratio) 기준 0.3으로 하였다. 생성된 가스의 조성, 타르(Tar) 및 저위발열량을 측정하였다. 실험의 결과로 소성된 백운석은 모든 실험조건에서 프로듀서가스 타르의 함량을 감소시키며 최대 67.3 wt%의 감소율을 보였다. 저위발열량은 공기가스화에서 소성된 백운석 첨가량이 증가할수록 감소하였다. 하지만 Air-steam 가스화에서 저위발열량은 변화가 적거나 오히려 소폭 증가한 경향을 보였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제18권1호
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• pp.26-35
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• 2013

Outbreak of animal infectious diseases such as foot-and-mouth disease, avian influenza are becoming prevalent worldwide. For prevent the further infection, tremendous numbers of the infected or culled stocks are buried around farm. This burial method can generate a wide range of detrimental components such as leachate, nutrient, salt, and pathogenic bacteria, consequently. In this study, for the stabilization of livestock carcasses leachate, advanced oxidation processes utilizing the Fenton reaction was investigated in lab-scale experiments for the treatment for $COD_{Cr}$ of livestock carcass leachate. $COD_{Cr}$ reduction by the Fenton oxidation was investigated response surface methodology using the Box-Begnken methods were applied to the experimental results. A central composite design was used to investigate the effects of the independent variables of pH ($x_1$), dosage of $FeCl_2{\cdot}4H_2O$ ($x_2$) and dosage of $H_2O_2$ ($x_3$) on the dependent variables $COD_{Cr}$ concentration ($y_1$). A 1 M NaOH and $H_2SO_4$ was using for pH control, $FeCl_2{\cdot}4H_2O$ was used as iron catalyst and NaOH was used for Fenton reaction. The optimal conditions for Fenton oxidation process were determined: pH, dosage of $FeCl_2{\cdot}4H_2O$ and dosage of $H_2O_2$ were 3, 0.6 g (0.0151 M) and 7 mL(0.259 M), respectively. Statistical results showed the order of significance of the independent variables to be pH > initial concentration of ferrous ion > initial concentration of hydrogen peroxide.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.157-162
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• 2014

해당 연구에서는 수정된 폴리올법을 이용하여 합성한 카본블랙 탄소지지체의 Pt촉매의 전기적, 전기화학적 특성을 평가하였다. 또한 Polyol_Pt/C 촉매는 고분자전해질연료전지의 공기극에 적용하여 산소환원반응성을 측정하였다. 산소환원반응성과 고분자전해질연료전지 성능평가를 통해 상용 Pt/C (JM_Pt/C)촉매와 비교하여 전기화학적인 촉매성능을 비교하였다. 촉매의 활성표면적을 구하기 위해 순환전압전류주사법을 이용하였고, 산소환원반응성을 측정하기 위해 회전원판전극으로 선형주사전류법을 이용하였다. 또한 고분자전해질연료전지 완전지 성능 측정을 진행하였다. 그 결과 Polyol_Pt/C 촉매의 활성표면적 ($196m^2g^{-1}$)은 JM_Pt/C 촉매의 그 값 ($183m^2g^{-1}$) 보다 우수하였다. 촉매들의 산소환원반응성에 경우에도 Polyol_Pt/C 촉매는 JM_Pt/C 촉매보다 우수한 반파장전위 및 한계전류밀도를 나타내었다. 또한 완전지 평가시, MEA 공기극을 위한 Polyol_Pt/C 촉매 담지량을 기존의 0.4에서 0.15로 줄였을 때, 성능저하가 적게 나타났고, 300시간의 장기간 성능 평가에서도 연료전지 성능이 거의 일정하게 유지되었다. 이를 토대로 수정된 폴리올법에 의해 합성된 Polyol_Pt/C 촉매는 경제적인 이용 및 우수한 내구성을 가지고 있음을 밝혀내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.811-818
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• 2005

플래쉬 콘크리트의 유동성 및 유동성 감소는 유기 화학혼화제의 종류에 영향을 받는다는 것은 잘 알려져 있다. 유기화학 혼화제는 콘크리트의 물성을 증가시킬 수 있다. 술포네이트 나프탈렌 포름알데하이드(SNF, Sulfonated Naphthalene-Formaldehyde) 고유동화제(superplasticizer)가 대표적으로 많이 사용되고 있으나, 유동성 감소의 문제점이 있다. 본 연구에서는 술포네이트 멜라민 포름알데하이드(SFM, Sulfonated Melamine-Formaldehyde) 고유동화제를 합성하여 SNF 고유동화제의 물리적 특성을 보완하고자 한다. SNF계 고유동화제를 4단계로 나누어 반응을 진행하였고, Step.1은 hyydroxymethylation 단계이고, Step.2는 sulfonation단계이고, Step.3은 중합단계이고, Step.4는 안정화 단계이다. SMF 고유동화제의 합성은 pH, 반응온도 및 반응시간에 영향을 받는다 본 합성에서 우리는 멜라민과 포름알데하이드의 몰비를 1:3, 1:4로 변화시키고, Step. 3에서 촉매의 양을 조절하면서 반응을 진행하였다. 그리고, SMF 고유동화제 및 SNF계 고유동화제와 혼합한 시료에 대해서 시멘트 대비 0.5, 1.0, 1.5wt% 첨가하여 물리적 특성을 비교하였다. 고유동화제를 첨가한 시료는 첨가하지 않은 시료 CEM보다 높은 압축강도, 슬럼프 값을 나타내었고, 미세한 기공과 낮은 기공율을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권10호
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• pp.568-574
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• 2017

본 연구는 폐목재로부터 organosolv 공정을 이용해서 리그닌을 분리할 때 영향을 미치는 주요 3개의 반응조건(반응시간($X_1$), 산 촉매의 농도($X_2$) 및 반응온도($X_3$))을 리그닌 회수율(y) 기준으로 최적화하였다. 중심합성계획법(central composite design, CCD)에 따라 반응온도 $136.4-203.6^{\circ}C$, 산촉매 농도 0-2.5%, 반응시간 26.36-93.64 분의 범위를 가진 실험계획을 수행해서 2차 모델식 및 최적조건을 수립하였다. 2차 모델식은 $y=-79.89+0.91X_1+9.8X_2-2.54{\times}10^{-3}X_1{^2}-2.11X_2{^2}$와 같이 얻었으며, 결정계수(coefficient of determination, $R^2$) 값은 0.8531으로 10% 이내의 유의수준에서 유의성을 나타냈다. 2차 모델식에 따라 예측되는 최고 리그닌 회수율은 12.46 g/100 g of dry wood이며 이때 최적 반응 조건은 반응온도 $178.2^{\circ}C$, 산 촉매 농도 2.32%으로 나타났다. 폐목재 대상 organosolv 공정에서의 리그닌 수율은 반응온도보다는 산 촉매 농도의 영향이 더 크게 나타났으며 반응시간에 의한 영향은 없는 것으로 나타났다. 모델의 변동성 분석(analysis of variance, ANOVA)에 따르면 리그닌 수율(y)에 대한 모델식의 유의확률은 p<0.001로 높은 유의성을 보였다. 최적조건에서 모델의 재현성을 검증한 결과 모델식이 실제공정을 적절하게 모사한 것으로 나타났다.

• 대한치과기공학회지
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• 제29권1호
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• pp.121-131
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• 2007

A preparation process's conditions of aqueous sol which contains anatase-type nano titania particles with photocatalyic properties was established by using Yoldas process, so called, DCS(Destabilization of Colloidal Solution) process in this study. And crystal size change and phase transformation of titania particles in aqueous titania sol depending on reaction conditions was investigated by a light scattering method and XRD analysis of frozen dried powders, respectively. This sol with photo catalytic nano titania particles was used to the following hydrophilic hybrid coating film's fabrication and its properties was evaluated. Subsequently, for coating film using the above mentioned aqueous titania sol, non-aqueous titania sol was prepared without any chemical additives and its time stability according to aging time was investigate. By using the above mentioned aqueous titania sol and non-aqueous sol, a complex oxide coating sol for metal and ceramic substrate and a organic-inorganic hybrid coating sol for polymer substrate was prepared and it's hydrophilicity depending on UV irradiation conditions was evaluated. As a conclusions, the following results were obtained. (1)Aqueous titania sol The average particle size of titania in formed aqueous titania sol was distributed between 20$\sim$90nm range depending on reaction conditions. And the crystal phase of titania powders obtained by frozen drying method was changed from amorphous state to anatase and subsequently transformed to rutile crystal phase and it is attributed to concentration gradient in aqueous sol. (2)Non-aqueous titania sol Non-aqueous titania sol was prepared using methanol as a solvent and a little distilled water for hydrolysis and nitric acid as a catalyst were used. The obtained non-aqueous titania sol was stable at room temperature for 20 days. Additionally, non-aqueous titania sol with addition of chealating reagent such as acethylaceton and ethylene glycol prolonged the stability of sol by six months. (3)Complex sol and hybrid sol with super hydrophilicity The above mentioned aqueous titania sol as a main photocataylic component and non-aqueous titania sol as a binder for coating process was used to prepare a complex sol used for metal, ceramic and wood material substrate and also to prepare the organic-inorganic hybrid sol for polymer substrate such as polycarbonate and polyethylene, in which process APMS(3-Aminopropyltrimethoxysilane), GPTS(3-Glycidoxypropyl-trimethoxysilane) as a hydrophilic silane compound and HEMA(2-Hydroxyethyl methacrylate) as a forming network in hybrid coating film were used. The hybrid coating film such as prepared through this process showed a superhydrophilicity below 1$10^{\circ}$ depending on processing conditions and a pencil's hardness over 6 H.

• 전기화학회지
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• 제12권4호
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• pp.342-348
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• 2009

아연공기이차전지는 고에너지밀도형이고 환경친화적이며 낮은 제조단가와 수용액계의 전해질 사용으로 다른 종류의 전지에 비해 매우 안전한 특성을 가진다. 하지만, 고출력 방전에 취약한 단점이 있으며 수용액에서 산소발생 및 환원반응은 매우 높은 과전압 하에서 일어나 전지효율의 감소 및 수명단축의 결과를 가져온다. 따라서 충 방전이 개시되면서 초기 OCV로부터 전압강하를 최소화 시키는 것이 성능 개선의 관건인데 이는 고성능의 촉매개발로 해결해야 한다. 본 연구에서는구연산법을 이용하여 $Pr_{1-x}(Sr,\;Ca)_x\;CoO_3$분말을 합성하고 각 분말들의 물성을 XRD, SEM, TGA 등을 이용하여 측정하고, 이를 이용한 양극의 환원 및 산화분극과 순환전압전류 등의 전기 화학적 특성을 평가하여 기존에 연구했던 $La_{1-x}Sr_xCoO_3$, $La_{1-x}CaxCoO_3$ 등의 촉매 성능보다 향상된 결과를 얻을 수있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권6호
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• pp.309-312
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• 2017

세리아 분말은 Ce 이온의 산화, 환원 반응을 통한 산소저장능력(OSC)이 뛰어나 배기가스를 정화하는 자동차의 삼원촉매에 대표적인 재료로 사용된다. 그러나 일반적으로 세리아는 고온에서 열적 안정성이 떨어지기 때문에 금속이온을 도핑시켜 열적 안정성을 향상시켜 사용한다. 따라서 본 연구에서는 Zr 이온을 세리아 분말에 도핑시켰고, 도핑으로 인해 입자크기가 감소하면서 비 표면적 증가로 인해 그 특성은 더욱 향상되었다. 그리고 본 연구에서는 세리아 및 Zr 이온이 도핑된 세리아를 나노 크기로 합성하기 위해 수열반응법을 이용하여 합성하였다. 수열합성 조건은 pH = 11, 반응온도는 $200^{\circ}C$에서 6시간 동안 합성하였다. 수열합성법을 이용하여 합성된 세리아 및 Zr 도핑 $CeO_2$ 나노 분말의 평균 입자 크기는 약 20 nm 이하였다. 합성된 세리아 나노분말의 비표면적은 $52.03m^2/g$, Zr 이온이 도핑된 $CeO_2$ 분말의 비 표면적 $132.27m^2/g$이었다.