• 한국환경과학회지
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• 제16권12호
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• pp.1431-1437
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• 2007

Cobalt titanates($CoTiO_x$), such as $CoTiO_3$ and $Co_2TiO_4$, have been synthesized via a solid-state reaction and characterized using X-ray diffraction(XRD) and X-ray photoelectron spectroscopic(XPS) measurement techniques, prior to being used for continuous wet trichloroethylene(TCE) oxidation at $36^{\circ}C$, to support our earlier chemical structure model for Co species in 5 wt% $CoO_x/TiO_2$(fresh) and(spent) catalysts. Each XRD pattern for the synthesized $CoTiO_3$ and $Co_2TiO_4$ was very close to those obtained from the respective standard XRD data files. The two $CoTiO_x$ samples gave Co 2p XPS spectra consisting of very strong main peaks for Co $2p_{3/2}$ and $2p_{1/2}$ with corresponding satellite structures at higher binding energies. The Co $2p_{3/2}$ main structure appeared at 781.3 eV for the $CoTiO_3$, and it was indicated at 781.1 eV with the $Co_2TiO_4$. Not only could these binding energy values be very similar to that exhibited for the 5 wt% $CoO_x/TiO_2$(fresh), but the spin-orbit splitting(${\Delta}E$) had also no noticeable difference between the cobalt titanates and a sample of the fresh catalyst. Neither of all the $CoTiO_x$ samples were active for the wet TCE oxidation, as expected, but a sample of pure $Co_3O_4$ had a good activity for this reaction. The earlier proposed model for the surface $CoO_x$ species existing with the fresh and spent catalysts is very consistent with the XPS characterization and activity measurements for the cobalt titanates.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• 제67권
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• pp.448-460
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• 2018

Copper nanoparticle-doped and graphitic carbon nanofibers-covered porous carbon beads were used as an efficient catalyst for treating synthetic phenolic water by catalytic wet air oxidation (CWAO) in a packed bed reactor over 10-30 bar and $180-230^{\circ}C$, with air and water flowing co-currently. A mathematical model based on reaction kinetics assuming degradation in both heterogeneous and homogeneous phases was developed to predict reduction in chemical oxygen demand (COD) under a continuous operation with recycle. The catalyst and process also showed complete COD reduction (>99%) without leaching of Cu against a high COD (~120,000 mg/L) containing industrial wastewater.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.206-214
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• 2005

$TiO_2$에 담지된 불균일 촉매상에서 ppm 수준으로 존재하는 수중 유기오염물질들을 제거하기 위한 모델반응으로 액상 trichloroethylene(TCE) 분해반응을 선정하였으며, 여러 반응변수의 동시제어가 가능하도록 디자인된 연속 흐름식 고정층 반응기 내에서 incipient wetness 기법으로 제조된 여러 전이금속 산화물 촉매들의 TCE 분해활성을 조사하였다. 선택된 반응조건에서 모델반응의 내부확산저항은 없었으며, $36^{\circ}C$의 반응온도에서 촉매표면에 흡착에 의한 액상 TCE 제거된 정도는 무시할 만하였고 촉매반응에 의해서만 제거될 수 있었다. TCE 제거반응에 대한 촉매들의 활성 및 반응시간에 따른 분해효율의 의존성은 사용된 금속 산화물 및 담지체의 종류에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 5 wt.% $CoO_x$/$TiO_2$ 촉매는 본 대상반응에 대하여 가장 우수한 활성을 갖는 것으로 나타났으며, 반응시간의 경과 정도에 따라 TCE 분해효율이 점진적으로 증가하여 안정되는 전이구간의 존재를 확인할 수 있었다. 이와 같은 촉매활성의 반응시간 의존성은 반응 초기와 일정시간 경과 후의 $TiO_2$ 표면에 존재하는 $CoO_x$의 표면구조가 상이할 뿐만 아니라 반응시간 경과와 함께 활성이 더욱 높은 Co species의 표면노출을 암시하고 있다. $NiO_x$, $CrO_x$와 같은 금속 산화물 촉매들의 반응활성은 매우 낮은 수준이었다. $TiO_2$와 MFI를 담지체로 하여 각각 incipient wetness법과 이온교환법으로 제조된 $CuO_x/TiO_2$, Cu-MFI, $FeO_x/TiO_2$ 및 Fe-MFI의 TCE 제거효율을 반응시간의 함수로 살펴본 결과, Cu 촉매들에서 관찰되는 반응시간-분해효율 거동과는 다른 현상이 $FeO_x/TiO_2$와 Fe-MFI 촉매상에서 관찰되었다. $36^{\circ}C$의 반응온도에서 전반응시간 동안에 5 wt.% $FeO_x/TiO_2$ 촉매상에서 TCE 제거반응은 일어나지 않았으나, 1.2 wt.% Fe-MFI의 경우 반응 초기에 높은 제거율을 일정시간 동안 유지하다가 서서히 감소하는 비활성화 현상이 발생하였다. 이는 동일한 활성성분이 사용된다 할지라도 그 제조방법에 따라 촉매활성이 달라질 수 있음을 보여주고 있으며, 액상반응 중에 일어나는 활성성분의 redox cycle이 중요한 역할을 할 수 있음을 암시하고 있다. 가장 우수한 $CoO_x/TiO_2$ 촉매의 TCE 분해활성에 미치는 $CoO_x$ 담지량, 반응온도 등의 영향을 조사한 결과, 최적의 $CoO_x$ 담지량이 존재하였고 반응온도가 높을수록 TCE 제거효율은 높게 나타났다. 반응 중에 $CoO_x$ leaching에 의한 $CoO_x$의 손실이 확인되었으나 TCE 전환율에 영향을 미칠 정도는 아닌 것으로 판단되었다.

• 센서학회지
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• 제25권4호
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• pp.275-279
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• 2016

Chemical vapor deposited (CVD) polycrystalline graphene is widely used for various sensor application because of its extremely large surface-to-volume ratio. The electrical properties of CVD-graphene is significantly affected by the grain size and boundaries (GGBs), but evaluation of GGB of continuous monolayer graphene is difficult. Although several evaluation methods such as tunneling electron microscopy, confocal Raman, UV/ozone-oxidation are typically used, they still have issues in evaluation efficiency and accuracy. In this paper, we suggest an improved evaluation method for precise and simple GGB evaluation which is based on UV/ozone-oxidation and chemical etching process. Using this method, we could observe clear GGBs of CVD-graphene layers grown by different process conditions and statistically evaluate average grain sizes varying from $1.69{\sim}4.43{\mu}m$. This evaluation method can be used for analyzing the correlation between the electrical properties and grain size of CVD-graphene, which is essential for the development of graphene-based sensor devices.

• 한국환경과학회지
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• 제14권2호
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• pp.221-230
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• 2005

Catalytic wet oxidation of trichloroethylene (TCE) in water has been conducted using $TiO_2-supported$ cobalt oxides at $36^{\circ}C$ with a weight hourly space velocity of $7,500\;h^{-1}.\;5\%\;CoO_x/TiO_2$, prepared by using an incipient wetness technique, might be the most promising catalyst for the wet oxidation although it exhibited a transient behavior in time on-stream activity. Not only could the bare support be inactive for the wet decomposition reaction, but no TCE removal also occurred by the process of adsorption on $TiO_2$ surface. The catalytic activity was independent of all particle sizes used, thereby representing no mass transfer limitation in intraparticle diffusion. XPS spectra of both fresh and used Co surfaces gave different surface spectral features for each $CoO_x,\;Co\;2P_{3/2}$ binding energy for Co species in the fresh catalyst appeared at 781.3 eV, which is very similar to the chemical states of $CoTiO_x$ such as $CO_2TiO_4\;and\;CoTiO_3$. The used catalyst exhibited a 780.3-eV main peak with a satellite structure at 795.8 eV. Based on XPS spectra of reference Co compound, the TCE-exposed Co surfaces could be assigned to be in the form of mainly $Co_3O_4$. XRD patterns for $5\%\;CoO_x/TiO_2$ catalyst indicated that the phase structure of Co species in the catalyst even before reaction is quite comparable to the diffraction lines of external $Co_3O_4$ standard. A model structure of $CoO_x$ present predominantly on titania surfaces would be $Co_3O_4$, encapsulated in thin-film $CoTiO_x$ species consisting of $Co_2TiO_4$ and $CoTiO_3$, which may be active for the decomposition of TCE in a flow of water.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권5호
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• pp.104-109
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• 2007

Photochemical patterning of self-assembled mono layers (SAMs) has been performed by diode pumped solid state (DPSS) 3rd harmonic Nd:$YVO_4$ laser with wavelength of 355 nm. SAMs patternings of parallel lines have subsequently been used either to generate compositional chemical patterns or fabricate microstructures by a wet etching. This paper describes a selective etching process with patterned SAMs of alkanetiolate molecules on the surface of gold. SAMs formed by the adsorption of alkanethiols onto gold substrate employs as very thin photoresists. In this paper, the influence of the interaction between the functional group of SAMs and the etching solution is studied with optimal laser irradiation conditions. The results show that hydrophobic functional groups of SAMs are more effective for selective chemical etching than the hydrophilic ones.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2004년도 봄 학술발표회 발표논문집
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• pp.40-45
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• 2004

액상 TCE 제거반응을 위한 Hetero-CWO 촉매들 중에서 $CoO_{x}$/$TiO_2$와 $CuO_{x}$/$TiO_2$가 상대적으로 유망한 것으로 보여졌으며, 특히 5% $CoO_{x}$/$TiO_2$ 촉매의 경우에 반응시간에 따른 활성추이는 TCE 제거반응에서 주요 역할을 할 수 있는 반응 활성점의 변화를 암시하고 있다. $FeO_{x}$ /$TiO_2$와 Fe-MFI 촉매상에서 TCE 제거반응에 대한 시간에 따른 활성거동으로부터 활성점의 redox cycle를 어떻게 제어하는가 하는 점이 매우 중요함을 알 수 있었으며, 촉매표면에서 이를 유지.증진시킬 수 있는 촉매 디자인 기법이 요구되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권7호
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• pp.729-734
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• 2008

높은 산화상태를 갖는 철화합물인 ferrate(Fe$^{6+}$)를 Cu(II)-EDTA가 오염된 폐수를 처리하는데 적용하였다. Fe(VI)는 3가 철염에 차아염소산을 가하여 습식 산화시키는 방법을 적용하여 제조하였으며 93% 이상의 순도를 얻을 수 있었다. 용액에서의 Fe(VI)의 안정성은 pH가 낮을수록 자체분해반응이 가속화됨으로써 감소하는 것으로 나타났다. 자외선-가시광선 분광광도계를 사용하여 Fe(VI)의 환원정도를 측정하였다. 실험실규모의 연속회분식 반응장치를 Cu(II)-EDTA 함유 폐수처리에 적용함으로서 Cu(II)-EDTA의 산화특성, Fe(III)에 대한 구리이온의 거동 특성 그리고 유기물의 제거능을 조사하였다. 연속처리를 위한 반응조 및 pH 조정조에서 총 구리의 제거는 체류시간 120분에서 각각 69% 및 75%로서 최대 제거율을 보였으며 체류시간 120분 경과 후 Cu(II)-EDTA의 비착물화 정도는 80% 이상을 보였다. 본 연구를 통하여 Fe(VI)를 다기능성 처리제로서 사용하여 Cu(II)와 EDTA가 함께 존재하는 폐수를 연속적으로 처리하는 공정을 개발하였다.

• Environmental Engineering Research
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• 제21권3호
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• pp.291-296
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• 2016

Application of photocatalytic nanoparticles has been recently gaining an increased attention as air purifying material for sustainable urban development. The present work reports the photocatalytic removal of gaseous phase nitrogen oxides ($NO_x$) using $TiO_2$-coated zeolite to be applied as a filter media for the urban green infrastructure such as raingardens. The $TiO_2$-coated zeolite was synthesized by simple wet chemistry method and tested in a continuous-flow photo-reactor for its removal efficiency of $NO_x$ under different conditions of the weight percentage of $TiO_2$ coated on the zeolite, and gas retention time. The removal efficiency of $NO_x$ in general increased as the weight percentage of $TiO_2$ coated on the zeolite increased up to 15-20%. Greater than 90% of $NO_x$ was removed at a retention time of one minute using the $TiO_2$-coated zeolite ($TiO_2$ weight percentage = 20%). Overall, $TiO_2$-coated zeolite showed greater efficiency of $NO_x$ removal compared to $TiO_2$ powder probably by providing additional reaction sites from the porous structure of zeolite. It was presumed that the degradation of $NO_x$ is attributed to both the physical adsorption and photocatalytic oxidation that could simultaneously occur at the catalyst surface.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.269-276
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• 2014

본 연구는 수은연속측정시스템의 가장 중요한 구성 요소의 하나인 산화수은을 원소수은으로 환원시킬 수 있는 건식 환원촉매시스템 개발을 목적으로 수행되었다. 산화-환원 표준전위를 기준으로 산화수은의 원소수은으로의 환원반응을 자발적으로 일으킬 수 있는 촉매 대상물질로 Fe, Cu, Ni 및 Co 4종류의 전이금속이 선택되었다. 이들 전이금속 촉매들은 산소가 없는 반응가스 조성에서 산화수은의 원소수은으로의 환원반응에 대해 높은 활성을 보였다. 그러나 산소가 존재하는 경우 환원 활성이 크게 감소하는데 이는 산소에 의해 해당 전이금속이 산화수은 환원 활성이 낮은 전이금속산화물로 변환되기 때문이다. 반응가스에 산소가 존재하여도 수소를 공급하면 산화수은 환원 활성이 크게 증가되는데 이는 산화수은의 환원반응이 진행되는 고온에서 산소와 수소 사이의 연소반응에 의해 산소가 소모되기 때문으로 확인되었다. Fe를 환원촉매로 하고 배기가스에 수소를 공급하는 산화수은 환원촉매시스템은 $SnCl_2$ 수용액을 사용하는 습식화학 환원기술에 필적할 수준의 활성을 나타내기 때문에 상업적으로 적용 가능한 산화수은 환원시스템으로 기대된다.