• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.356-362
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• 2006

본 연구에서는 석탄가스화복합발전(integrated gas combined cycle, 이하 IGCC) 시스템의 석탄가스화기로부터 생산되는 석탄가스가 환원제로 이용되는 $SO_2$ 환원공정인 직접 황 회수 공정(direct sulfur recovery process, 이하 DSRP)에서 이용 가능한 Sn-Zr계 촉매 상에서의 $SO_2$ 환원반응특성을 조사하였다. Sn-Zr계 촉매는 0/1, 1/4, 1/1, 2/1, 3/1, 1/0의 Sn/Zr 몰비로 조절하여 침전법 및 공침법으로 제조되었다. 공간속도가 $10,000ml/g_{-cat.}{\cdot}h$, 반응물 몰비$([CO(or\;H_2)]/[SO_2])$가 2.0인 반응조건 하에서 Sn-Zr계 촉매를 이용하여 온도를 변화시킨 가운데 석탄가스에 포함되어 있는 $H_2$ 또는 CO를 환원제로 사용하여 $SO_2$ 환원에 대한 반응특성이 조사되었다. 실험 결과, 환원제의 종류에 상관없이 $SnO_2$와 $ZrO_2$보다 Sn-Zr계 촉매가 활성이 더 높았으며, 환원제의 종류에 대한 반응성 조사 결과, $H_2$보다 CO가 $SO_2$ 환원에 더 높은 반응성을 나타내었다. $H_2$가 환원제로 이용된 $SO_2$ 환원특성을 조사한 결과, Sn/Zr 비에 따라 제조된 Sn-Zr계 촉매의 종류에 상관없이 온도가 증가함에 따라 반응성이 증가하는 경향을 보이며 Sn/Zr 몰비가 1/4인 촉매를 사용한 경우 $550^{\circ}C$에서 $SO_2$전환율이 94.4％, 원소 황 수율이 66.4％로 높은 반응성을 나타내었다. 반면 CO를 환원제로 이용한 경우에는 Sn/Zr 몰비가 높은 촉매일수록 최적 반응온도가 감소되는 특이한 경향을 나타내었다. Sn-Zr계 촉매 중 Sn/Zr 몰비가 3/1인 $SnO_2-ZrO_2$ 촉매가 가장 낮은 최적 반응온도에서 높은 반응성을 나타내었는데, $325^{\circ}C$에서 $SO_2$전환율이 약 100％, 원소 황 수율이 약 99.5％로 가장 높은 반응성을 얻었다. 그리고 CO가 $H_2$보다 더 많이 포함되어 있는 석탄모사가스에 대하여 환원제로서의 이용가능성을 확인하고자 $CO/H_2$ 비를 달리한 각각의 합성가스에 대하여 $SO_2$ 환원반응실험을 수행하였다. Sn/Zr 몰비가 2/1인 Sn-Zr계 촉매 상에서 $SO_2$ 환원반응 실험 결과, CO 함량이 높은 합성가스일수록 효과적인 환원제임을 확인할 수 있었다. 따라서 Sn-Zr계 촉매가 적용된 DSRP에서 석탄모사가스가 환원제로 이용 가능하다는 것을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제27권6호
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• pp.555-564
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• 2016

대기 중 이산화탄소의 재활용 기술과 재생에너지에 의한 물 분해 기술의 접목이 최근 가능해지면서 메탄올은 많은 관심을 받고 있다. 경제성이 유리하도록 메탄올 경제를 실현하기 위해서는 고활성 메탄올 합성 촉매를 제조하여야 하며, 이를 위해서는 논리적인 접근법이 필요하다. 공침법을 통해 제조하는 Cu/ZnO 기반의 촉매는 침전, 숙성, 여과, 세척, 건조, 소성, 환원 등의 복잡한 단계로 제조되며, 100년의 역사를 가지고 있음에도 불구하고 최근에야 침전 화학과 촉매 나노구조에 대한 기초적인 이해가 이루어지고 있다. 이에 본 고에서는 단계별로 합성 변수가 침전, 소성, 환원상태 물질의 물성에 미치는 영향에 대한 최근 결과들을 리뷰하고, 화학적 기억 효과라고 부르는 이들 물성들과 최종 촉매의 활성 사이의 관련성을 논의하였다. 제조 변수별 설명은 메탄올 합성을 위한 Cu/ZnO 기반 고활성 촉매를 제조하는 방법에 초점이 맞추어져 있다. 논의된 합성 전략은 공침법을 기반으로 하는 타 금속 또는 금속 산화물 담지 촉매의 제조에 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.29-37
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• 2018

5 N 급 단일추진제 추력기를 이용하여 ADN 기반 고성능 친환경 단일추진제의 연소 시험을 수행했다. ADN 기반 추진제 및 촉매의 제작을 진행했으며, DSC-TG 분석을 통한 검증을 진행했다. 연소 시험 시 촉매 반응기 내에서 작은 규모의 연소 불안정 현상이 발생했지만, 촉매 반응기 전단에서의 높은 온도를 관찰하여 제작된 추진제의 촉매 연소가 발생했음을 파악했다. 향후 보다 높은 열적 안정성을 확보하기 위해 추진제의 높은 단열 분해 온도를 견딜 수 있는 촉매의 개발을 수행하고 이를 적용할 예정이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권1호
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• pp.30-35
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• 2024

수소에너지 생산을 위한 물분해 시스템의 효율을 향상시키기 위해서는, 수소발생반응(HER)과 산소발생반응(OER) 각각에서 촉매로 인한 전기화학적 반응에서의 높은 과전압의 감소가 수반되어야 한다. 그 중에서도 전이금속 기반의 화합물들은 현재 상용되고 있는 백금 등의 귀금속을 대체할 촉매 재료로써 주목받고 있다. 본 연구에서는, 저렴한 금속 다공성 소재인 니켈폼(Ni foam)을 지지체로 사용하고, 수열합성 공정을 통해 Fe-doped β-Ni(OH)₂ 마이크로결정을 합성하였다. 또한 OER 특성을 향상시키기 위하여 Mo을 동시도핑하여 합성된 Fe-Mo co-doped β-Ni(OH)₂ 마이크로결정의 형상, 결정구조 및 수전해 특성의 변화를 관찰하였으며, 상용 수전해 시스템의 촉매로서의 적용가능성을 검토하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.214-223
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• 2002

Kinetic and effectiveness factors for methanol steam reforming using commercial copper-containing catalysts in a plug flow reactor were investigated over the temperature ranges of $180-250^{\circ}C$ at atmospheric pressure. The selectivity of $CO_2$/$H_2$ was almost 100%, and CO products were not observed under reaction conditions employed in this work. It was indicated that $CO_2$ was directly produced and CO was formed via the reverse water gas shift reaction after methanol steam reforming. The intrinsic kinetics for such reactions were well described by the Langmuir-Hinshelwood model based on the dual-site mechanism. The six parameters in this model, including the activation energy of 103kJ/mol, were estimated from diffusion-free data. The significant effect of internal diffusion was observed for temperature higher than $230^{\circ}C$ or particle sizes larger than 0.36mm. In the diflusion-limited case, this model combined with internal effectiveness factors was also found to be good agreement with experimental data.

• 세라미스트
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• 제22권3호
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• pp.316-327
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• 2019

Carbon nitride has drawn broad interdisciplinary attention in diverse fields such as catalyst, energy storage, gas adsorption, biomedical sensing and even imaging. Intensive studies on carbon dioxide (CO₂) capture using carbon nitride materials with various nanostructures have been reported since it is needed to actively remove CO₂ from the atmosphere against climate change. This is mainly due to its tunable structural features, excellent physicochemical properties, and basic surface functionalities based on the presence of a large number of -NH or -NH₂ groups so that the nanostructured carbon nitrides are considered as suitable materials for CO₂ capture for future utilization as well. In this review, we summarize and highlight the recent progress in synthesis strategies of carbon nitride nanomaterials. Their superior CO₂ adsorption capabilities are also discussed with the structural and textural features. An outlook on possible further advances in carbon nitride is also included.

• 반도체공학회 논문지
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• 제1권1호
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• pp.9-13
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• 2023

본 연구에서는 SnO₂ 나노입자와 Pd 금속의 이중층으로 구성된 촉매층을 갖는 AlGaN/GaN 이종접합 기반의 상온동작 수소센서를 제작하여 해당 센서의 안정성 개선 연구를 수행하였다. 제작된 센서를 고온 환경이 아닌 상온에서 수소에 노출 및 차단을 반복하며 동작 시켰을 때 시간에 따라 대기전류가 감소하는 불안정한 전류 드리프트 (current drift) 현상이 발생하였지만, 자외선 (UV) 조사를 함께 진행하면서 반복 측정을 하였을 때 해당 불안정성의 가시적인 개선 효과를 이루었다.

• 대한화학회지
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• 제46권3호
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• pp.233-240
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• 2002

본 연구에서는 잠재성 양이온 개시제 (N-benzyl pyrazinium hexafluoroantiminate, BPH)를 이용한 에폭시/폴리우레탄 블랜드계의 혼합조성에 따른 경화거동과 유변학적 특성 그리고 기계적 물성 변화에 대하여 연구하였다. 블랜드계의 반응성은 DSC를 이용하여 반응 온도에 따른 전환률을 구하여 측정하였으며, 유변학적 특성은 레오미터를 이용한 등온 실험을 통하여 측정하였고, 가교 활성화에너지(Ec)는 겔화 시간과 경화 온도를 이용하여 Arrhenius 방정식으로 구하였다. 한편, 경화된 시편의 기계적 물성은 충격강도 실험을 통하여 측정하였다. 실험결과, 블랜드계의 열잠재성 촉매로 사용된 BPH는 어떤 공개시제 없이도 우수한 촉매 특성을 나타내었다. 본 블랜드계의 가교 활성화에너지 및 충격강도는 PU가 30 wt% 첨가되었을 때 최대를 나타내었는데, 이는 EP와 PU간의 수소결합으로 인한 치밀한 가교밀도의 증가 때문이라고 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1923-1930
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• 2012

Mn-Cu계 촉매를 사용하여 암모니아 SCR(Selective catalytic Reduction)공정에서 질소산화물 제거능을 측정하였다. 반응온도를 3가지 형태로 변화시키는 조건에서 촉매에 대한 초기반응온도의 영향을 조사하였다. 200, 300 그리고 $340^{\circ}C$에서 소성한 촉매를 사용하여 온도변화에 따른 질소산화물 전환율, 그리고 $H_2$-TPR 시스템에서 온도변화에 따른 수소소모율을 측정하였다. 이산화황가스 공급유무를 조절함으로써 촉매에 대한 이산화황가스의 불활성화 효과를 파악하였다. $340^{\circ}C$ 이상의 온도에서 소성한 촉매는 열적쇼크에 의해 일부 불활성화되며, 이러한 불활성화 원인은 비표면적과 수소 전환율 결과로부터 추론할 수 있다.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.64-72
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• 2017

본 연구에서는, $150{\sim}400^{\circ}C$ 영역에서 $NO_x$를 제어하기 위한 ball mill 기법을 사용한 선택적 환원촉매(SCR)의 연구를 수행하였다. 제조된 촉매들의 구조적 특성 및 산화가 특성을 확인하기 위하여 XRD, BET, XPS 분석을 수행하였다. 다양한 ball mill 기법에 의해 제조된 촉매는 $250^{\circ}C$ 이하의 온도구간에서의 활성의 차이를 보였다. 이중 가장 우수한 탈질효율을 갖는 촉매를 기준으로, ball mill 시간이 3시간일 때 가장 높은 활성을 나타내었다. XPS 분석 결과, vanadium의 비 화학양론종의 존재 및 원자 수 증가가 활성증진에 유리하게 작용한 것으로 나타났다. 또한 $O_2$ on-off 실험을 통해 격자산소량의 양과 탈질 효율과의 상관관계를 나타내었고, 이는 서로 비례관계에 있음을 확인하였다.