• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.713-719
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• 2016

암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법에서 Mn-Cu-$TiO_2$ 촉매와 $V_2O_5$/$TiO_2$ 촉매를 사용하여 반응 조건에 따른 질소 산화물 전환 특성을 연구하였다. 반응 온도와 공간 속도를 변경시키면서 촉매의 질소 산화물 전환 효율 변화를 측정하였다. Mn-Cu-$TiO_2$ 촉매의 질소 산화물 제거 활성은 반응 온도와 공간 속도가 증가할수록 감소하였으나, $V_2O_5$/$TiO_2$ 촉매의 경우 반응 온도 증가에 따라 촉매의 질소 산화물 제거 활성 또한 증가하였다. Mn-Cu-$TiO_2$ 촉매의 경우 $200^{\circ}C$ 이하의 온도에서 저온 활성이 우수하였으며, 이를 $H_2$-TPR 및 XPS 분석 실험을 통해 확인할 수 있었다. 초기 반응 온도의 변경 실험을 통해 Mn-Cu-$TiO_2$ 촉매의 경우 고온에서 열적 쇼크를 일부 받으나, $V_2O_5$/$TiO_2$ 촉매의 경우는 거의 영향을 받지 않음을 확인할 수 있었다. 공간 속도에 따른 질소 산화물 전환 효율 변화는 C 촉매의 경우 전 구간에 걸쳐 공간 속도가 증가할수록 질소 산화물 전환 효율도 감소하는 경향을 보였다. 그러나 D 촉매의 경우 공간 속도가 증가할수록 질소 산화물 전환 효율은 감소하였으나, 감소 정도가 C 촉매 보다는 훨씬 적었다.

• 한국물환경학회지
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• 제21권1호
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• pp.84-91
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• 2005

$TiO_2-catalyst$ suspensions work efficiently in Photocatalytic oxidation (PCO) for wastewater treatment. Nevertheless, once photocatalysis is completed, separation of the catalyst from solution becomes the main problem. The PCO of Cu(II)-EDTA was studied to determine the reusability of the titanium dioxide catalyst. Aqueous solutions of $10^{-4}M$ Cu(II)-EDTA were treated using illuminated $TiO_2$ particles at pH 6 in a circulating reactor. $TiO_2$ was reused in PCO system for treatment of Cu(II)-EDTA comparing two procedures: reuse of water and $TiO_2$ and reuse of the entire suspension after PCO of Cu(II)-EDTA. The results are as follows; (i) Photocatalytic efficiency worsens with successive runs when catalyst and water are reused without separation and filtration, whereas, when $TiO_2$ is separated from water, the reused $TiO_2$ is not deactivated. (ii) The $TiO_2$ mean recovery (%) with reused $TiO_2$ was 86.4%(1.73g/L). Although the mean initial degradation rate of Cu(II)-EDTA and Cu(II) was lower than that using fresh $TiO_2$, there was no significant change in the rate during the course of the three-trial experiment. It is suggested that Cu(II)-EDTA could be effectively treated using an recycling procedure of PCO and catalyst recovery. (iii) However, without $TiO_2$ separation, the loss of efficiency of the PCO in the use of water and $TiO_2$ due to Cu(II), DOC remained from previous degradation and Cu(II)-EDTA added to the same suspension was observed after 2 trials, and resulted in the inhibition of the Cu(II)-EDTA, Cu(II) and DOC destruction.

• 대한환경공학회지
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• 제22권3호
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• pp.511-521
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• 2000

디젤자동차와 같이 희박연소 상태에서 많이 배출되는 질소산화물을 선택적 촉매환원(SCR)으로 제거하기 위하여 제올라이트와 금속산화물을 조합한 촉매를 석영 반응로에서 설험하였다. 환원제는 자동차 배출가스에 포함되어 있어 실용 가능성이 크다고 판단되는 탄화수소 중 안전성 및 환원효율이 좋은 올레핀계 탄화수소인 프로필렌을 사용하였다. 본 연구에서는 제올라이트 및 금속산화물계의 단일촉매 상태에서의 NOx 전환율을 파악하고, 저옹 및 고온에서 활성이 다른 촉매를 기계적으로 조합하여 NOx 전환 활성 온도창(Temperature Window)을 확대하고 내구성이 좋은 촉매를 찾고자 하였다 0.55wt%Pt-$TiO_2$/5wt%Cu-ZSM-5 촉매와 0.28wt%Pt-$TiO_2$/$Al_2O_3$ 촉매 및 1.1 wt%Pt-$TiO_2$/$Mn_2O_3$ 촉매 모두 $400^{\circ}C$를 변곡점으로 저온과 고온에서 NOx 제거활성이 있었는데, 저온에서 활성이 가장 큰 것은 0.28wt%Pt-$TiO_2$/$Al_2O_3$ 촉매이었고, 고온에서는 1.1wt%Pt-$TiO_2$/$Mn_2O_3$(21) 촉매가 제일 높은 활성을 보였다. 그러나 수분 및 아황산가스 공존시와 열적 내구성 면에서는 0.55wt%Pt-$TiO_2$/5wt% Cu-ZSM-5 촉매가 가장 우수하게 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.609-617
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• 2000

본 연구에서는 소각로용 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매개발의 일환으로, 소각로 배기가스 중에 다량 함유되어 있는 염화수소 (HCl) 기체가 촉매활성에 미치는 영향에 관하여 고찰하였다. 연구에 사용된 촉매는 상용 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매와 구리이온이 교환된 모더나이트형 제올라이트, CuHM 촉매로 실험은 수분의 유무에 따라 건조가스 조건과 습윤가스 조건으로 나누어 수행하였다. 건조가스 조건에서는 염화수소농도가 증가함에 따라 CuHM 촉매의 NO 제거활성이 가역적으로 증가하는 반면 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매는 비가역적으로 저하되는 상반되는 결과를 보였다. 그리고 수분이 포함된 습윤가스 조건에서는 CuHM와 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매 모두 비가역적으로 활성이 감소됨이 관찰되었으나, 상대적으로 CuHM이 보다 안정적인 활성을 나타내었다. 이러한 활성변화는 $NH_3$ TPD(Temperature Programmed Desorption) 탈착곡선의 증가, 감소로부터 HCl에 따른 일시적인 산량 증가 또는 영구적인 산점의 변화와 관계됨을 알 수 있었다. 그리고 BET 및 ICP 분석을 통하여 염화수소기체에 의한 촉매의 표면적과 $Cu^{{+}{+}}$ 및 $V_2O_5$ 함유량의 변화를 관찰하였다. 이상의 연구결과로부터 HCl과 같은 산가스를 함유하고 있는 배기가스 중의 질소산화물을 제거할 경우 CuHM 촉매에 대한 선택적 촉매 환원공정의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 전기학회논문지
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• 제57권9호
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• pp.1599-1605
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• 2008

The research was conducted in order to improve the hydrogen generation efficiency of the electrical plasma technology from tap water by using $TiO_2$ photocatalyst, mixed Cu - $TiO_2$ powder, and mixed Ni - $TiO_2$ powder as the catalysts. Experiments were performed with the pulsed power and nitrogen carrier gas. The result has shown that the hydrogen concentration with the presence of $TiO_2$ powder was created higher than that of without using photocatalyst. The hydrogen concentration with using $TiO_2$ was 3012ppm corresponding to the applied voltage of 16kV, while it without using the $TiO_2$ was 1464ppm at the same condition . The effect of $TiO_2$ powder was strongly detected at the applied voltages of 15kV and 16kV. This phenomena might be resulted from the co-effect of the pulsed power discharge and the activated state of $TiO_2$ photocatalyst. The co-effect of the mixed catalysts such as Cu-$TiO_2$ and Ni-$TiO_2$ (the mixed photocatalyst $TiO_2$ and transition metals) were also investigated. The experimental results showed that, Cu and Ni powder dopants were greatly enhancing the activity of the $TiO_2$ photocatalyst. Under these experimental conditions the extremely high hydrogen concentrations at the optimal point were produced as 4089ppm and 6630ppm, respectively.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.900-905
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• 2015

본 Mn-Cu-$TiO_2$ Civil 촉매를 이용하여 질소산화물을 제거하는 $NH_3$-SCR 공정에서 소성조건 및 산소농도에 대한 영향을 연구하였다. 소성된 촉매시료를 사용하여 $H_2$-TPR 시스템에서 반응온도에 따른 수소전환특성을 조사하였으며, 소성조건에 대한 비표면적변화도 측정하였다. 실험결과 적합한 소성온도는 약 $300^{\circ}C$이며, 소성온도가 $500^{\circ}C$이상일 경우 Mn, Cu 성분의 저온활성이 크게 감소함을 알 수 있었다. SCR반응에서 기상산소는 중요한 반응변수이며 반응에 적합한 농도는 약 8vol%이었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제22권12호
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• pp.1371-1374
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• 2001

Metal doping was adopted to modify TiO2 (P-25) and enhance the photocatalytic degradation of harmful cyanides in aqueous solution. Ni, Cu, Co, and Ag doped TiO2 were found to be active photocatalysts for UV light induced degradation of aqueous cyanides generating cyanate, nitrate and ammonia as main nitrogen-containing products. The photoactivity of Ni doped TiO2 was greatly affected by the state of Ni, that is, the crystal size and the degree of reduction of Ni. The modification effects of some mixed oxides, that is, Ni-Cu/TiO2 were also studied. The activity of Ni-Cu/TiO2 for any ratio of Cu/Ni was higher than that of Ni- or Cu-doped TiO2, and the catalyst at the Cu/Ni ratio of 0.3 showed the highest activity for cyanide conversion.

• 한국환경과학회지
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• 제30권1호
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• pp.57-67
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• 2021

Photocatalytic green energy H2 production utilizing inexhaustible solar energy has been considered as a potential solution to problems of energy scarcity and environmental contamination. However, the design of a cost-effective photocatalyst using simple synthesis methodology is still a grand challenge. Herein, a low-cost transition metal, Cu-loaded one-dimensional TiO2 nanorods (Cu/TNR) were fabricated using an easy-to-use synthesis methodology for significant H2 production under simulated solar light. X-ray photoelectron spectral studies and electron microscopy measurements provide evidence to support the successful formation of the Cu/TNR catalyst under our experimental conditions. UV-vis DRS studies further demonstrate that introducing Cu on the surface of TNR substantially increases light absorption in the visible range. Notably, the Cu/TNR catalyst with optimum Cu content, achieved a remarkable H2 production with a yield of 39,239 µmol/g after 3 h of solar light illumination, representing 7.4- and 27.7-fold enhancements against TNR and commercial P25, respectively. The notably improved H2 evolution activity of the target Cu/TNR catalyst was primarily attributed to its excellent separation and efficiently hampered recombination of photoexcited electron-hole pairs. The Cu/TNR catalyst is, therefore, a potential candidate for photocatalytic green energy applications.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.38-45
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• 2022

HCl에 의한 원소수은 산화활성을 크게 억제하는 것으로 잘 알려진 NH₃가 존재하는 SCR조건에서도 CuCl₂가 담지된 V₂O₅-WO₃/TiO₂ 촉매는 원소수은의 산화에 우수한 활성을 나타내었다. 더구나, HCl과 함께 SO₂가 반응가스에 존재할 경우에 촉매표면에 담지된 CuCl₂가 CuSO₄로 변환되는데도 불구하고 뛰어난 원소수은 산화활성이 유지되는 것이 확인되었다. 이는 HCl 뿐만 아니라 촉매 표면에 생성된 SO₄ 성분이 원소수은의 산화를 촉진시키기 때문으로 판단된다. 그러나 SO₂ 존재 하에서는 촉매반응 전후의 전체 수은 수지가 맞지 않는 현상이 나타나는데 특히 SO₂ 농도가 높을수록 심하게 나타났다. 이의 원인 파악을 위해서는 수은 종 분석 방법으로 적용된 SnCl₂ 수용액에서 SO₂의 영향과 촉매표면에 생성되는 황산이온이 원소수은 산화에 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 필요하다. SO₂는 NO_x 제거 활성도 촉진시키는 것으로 확인되는데 이는 SO₂에 의해 촉매 표면에 생성된 SO₄에 의한 산점 증가가 NH₃ 흡착을 용이하게 하기 때문으로 판단된다. 다양한 반응조건에서 촉매 성분의 조성과 구조 변화는 XRD와 XRF로 측정하였으며 이들 측정 결과는 SO₂가 본 촉매시스템에서 원소수은의 산화 활성과 NOx 제거 활성을 증진시키는 현상을 합리적으로 설명하는 근거로 제시되었다.

• 공업화학
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• 제9권7호
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• pp.956-960
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• 1998

Cu와 Zn의 몰비가 1/2, 1/1, 2/1인 촉매를 제조하여 메탄올 수증기 개질반응의 활성을 측정하고, 가장 좋은 활성을 보이는 Cu/Zn의 몰비가 2/1인 촉매를 선정하여 $TiO_2$의 첨가량을 달리하여, 메탄올 수증기 개질반응에 대한 활성을 측정하였다. 반응의 압력은 상압, 온도는 $250^{\circ}C$, 수증기/메탄올 몰비 1.5, 접촉시간 0.1 g-cat.hr/mL-feed의 조건에서 활성을 비교한 결과, $TiO_2$의 첨가량이 3 mol%인 촉매의 경우 최대 전화율을 보였고, 전범위에서 수소로의 선택도는 매우 높았다. 촉매의 특성 분석결과 촉매의 비표면적보다는 $N_2O$흡착, 분해방법에 의한 금속구리의 비표면적의 영향이 더욱 큼을 알 수 있었고, 적정 $TiO_2$의 첨가로 금속구리의 비표면적을 높일 수 있었다. XRD, XPS분석결과 반응중에 아연의 산화상태는 달라지지 않으나, 구리는 대부분이 0가와 1가의 상태로 존재함을 확인하였다.