• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.163.2-163.2
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• 2014

We report catalytic decomposition of few-layer graphene on an $Au/SiO_x/Si$ surface wherein oxygen is supplied by dissociation of the native $SiO_x$ layer at a relatively low temperature of $400^{\circ}C$. The detailed chemical evolution of the graphene covered $SiO_x/Si$ surface with and without gold during the catalytic process is investigated using a spatially resolved photoelectron emission method. The oxygen atoms from the native $SiO_x$ layer activate the gold-mediated catalytic decomposition of the entire graphene layer, resulting in the formation of direct contact between the Au and the Si substrate. The notably low contact resistivity found in this system suggests that the catalytic depletion of a $SiO_x$ layer could realize a new way to micromanufacture high-quality electrical contact.

• 청정기술
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• 제29권2호
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• pp.126-134
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• 2023

직접촉매분해기술은 반도체 및 디스플레이 산업에서 아산화질소(N₂O)의 배출을 완화할 수 있는 유망한 기술이다. 본 연구는 7대 온실가스 중에 하나인 N₂O 직접촉매분해를 위한 γ-Al₂O₃ 촉매에 관한 것이다. 실험에 사용한 γ-Al₂O₃ 촉매는 뵘석 분말을 사용하여 압출 성형하여 제조하였으며, 반응은 직경 약 5 mm 크기로 분쇄한 촉매를 직경 25.4 mm (1인치) 반응기를 사용하여 수행하였다. N₂O 농도는 약 1%가 되도록 공급하였으며, 온도는 550-750 ℃, 압력은 상압, GHSV는 1800-2000 h-1에서 촉매반응 특성을 확인하였다. 분위기 가스로는 질소, 공기 그리고 공기+수분을 공급하여 N₂O 분해 특성과 산소의 영향 및 스팀의 영향을 확인하였다. 촉매 내구성은 N₂ 분위기에서 수행하였는데, 700 ℃에서 350 시간 동안 연속 운전을 통해 확인하였다. 실험결과 불활성 분위기(N₂)일 경우 700 ℃에서 N₂O 분해율이 100%에 가까운 수준까지 도달함을 확인하였고, 공기와 수분을 공급할 경우 분해율이 낮아짐을 확인하였다. 내구성 실험 결과 350 시간동안 촉매성능저하는 없었다. 따라서 뵘석 분말로 제조한 γ-Al₂O₃ 촉매는 N₂O 분해 특성에 우수할 뿐만 아니라 내구성 또한 우수하여 전자 산업을 비롯하여 질산제조공정 등 산소와 수분이 존재하는 경우에도 적용 가능할 것으로 기대한다.

• 한국분말재료학회지
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• 제8권3호
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• pp.163-167
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• 2001

A bulk porous $CaZrO_3/MgO$ composite with plantinum nano-dispersion was synthesized in air atmosphere through the combination of several in situ reactions, including the pyrolysis of $PtO_2$. A mixture of $CaMg(CO_3)_2$(dolomite), $ZrO_2$, $PtO_2$ and LiF (0.5 wt%, as an additive) was cold isostatically pressed at 200 MPa and sintered at $1100^{\circ}C$ for 2 h. The porous $CaZrO_3/MgO/Pt$ composite ($CaZrO_3/MgO$ : Pt=99 : 1 in volume) had a uniformly open-porous structure (porosity: 56%) with three-dimensional (3-D) network and a narrow pore-size distribution, similarly to the porous $CaZrO_3/MgO$ composites reported before. Catalytic Properties (viz., NO direct decomposition and NO reduction by $C_2H_4$) of the $CaZrO_3/MgO/Pt$ composite were investigated up to $900^{\circ}C$. In the absence of oxygen, the NO conversion rate reached ~52% for the direct decomposition and ~100% for the reduction by $C_2H_4$, respectively. The results suggest the possibility of the porous composite as a multifunctional filter, i.e., simultaneous hot gas-filtering and $de-NO_x$ in one component.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.105-111
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• 2007

In this study, we investigated the conversion performance of de-NOx catalyst for lean-burn natural gas engine. As a de-NOx catalyst, NOx storage reduction catalyst was composed of Pt, Pd and Rh with washcoat including Ba and Ni, Ru-ZSM-5. Ni, Ru-ZSM-5, which was regarded as a NOx direct decomposition catalyst, was made up of ion exchanged ZSM-5 by 5wt.% Ni or Ru. The performance of de-NOx catalyst was evaluated by NOx storage capacity and catalytic reduction in air/fuel, $\lambda=1.6$. The catalytic reaction was also observed when the added fuel was supplied to fuel rich atmosphere by fuel spike period of 5 seconds. The NOx conversion of the catalysts with Ni-ZSM-5 or Ru-ZSM-5 was mainly caused by the effect of NOx adsorption of Ba rather than the catalytic reduction of Ni, Ru-ZSM-5. Ni, Ru-ZSM-5 catalysts can not use for the NSR catalyst because they have quick process in thermal deactivation.

• Carbon letters
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• 제6권1호
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• pp.41-46
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• 2005

Plasma carbon blacks of 20~30 nm diameter were synthesized by direct decomposition of natural gas using a hybrid plasma torch system with 50 kW direct current and 4 MHz of radio frequency. The insulating rector which inside diameter of 400 mm and length of 1500 mm, respectively was kept at 300~$400^{\circ}C$ during the preparation. The ultimate analysis of plasma carbon blacks reveals that the raw plasma carbon blacks contains a large quantity of volatile which is mainly consist of hydrogen. Therefore devolatilization of raw plasma carbon blacks were carried out at $900^{\circ}C$ for one hour under nitrogen atmosphere. The devolatilization leads to the decrease in electrical resistivity and surface oxygen functional groups of plasma carbon black significantly. In order to investigate the plasma carbon as a catalyst support, devolatilized plasma black at $900^{\circ}C$ (DPB) supported PtAu catalyst was synthesized by sodium boronhydride reduction method. Electrochemical measurements and direct formic acid fuel cell test indicated that catalytic activity of DPB supported PtAu catalyst for formic acid oxidation was similar to that of Vulcan XC-72 of commercial carbon black supported one.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.175-188
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• 2023

화석연료를 대체할 수 있는 친환경 미래 에너지로 수소에너지에 대한 전세계적 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 미생물, 원자력 등을 이용한 차세대 수소 생산 기술이 개발되고 있으나, 화석연료 기반의 수소 생산 비용을 뛰어 넘기에는 아직 많은 시간과 노력이 필요한 상황이다. 화석연료 기반의 수소 생산 과정에서 온실가스의 배출량을 최소화 할 수 있는 방안으로 메탄 직접분해 반응 기술이 최근 관심을 모으고 있다. 공정의 경제성 향상을 위해서 수소 생산과 동시에 생산된 탄소물질의 고부가화 대한 연구가 필수적이며, 고부가 탄소 물질 중 하나인 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)의 품질 및 수율 등과 관련한 촉매반응 연구가 지속되어 왔다. 또한 공정기술 측면에서, 연속적인 생산이 가능하며 기체-고체 접촉 효율이 좋은 유동층 공정을 적용시켜 생산성과 경제성을 확보하고자 하는 연구가 시도되었다. 최근 유동층을 이용한 메탄 직접분해 반응기술은 수소 270 kg/day, 탄소 1000 kg/day의 생산이 가능한 정도의 기술 개발이 진행되었으며, 향후 촉매 재활성화, 분리 및 재순환 기술 등이 개발되면 공정의 효율이 크게 제고될 것이다. 이에 본 총설에서는 메탄 직접 분해에 활용되는 촉매 및 유동층 메탄 열분해 기술의 최근 연구들을 고찰하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.262-268
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• 2015

본 연구에서는 일반적인 귀금속 담지법과 담체 위에 형성한 고분자 전해질 다층 박막 내에 귀금속을 내포시키는 방법으로 촉매를 제조하고, 과산화수소 직접제조 반응에 적용하여 촉매의 제조 방법이 과산화수소 생산성 및 촉매 수명에 미치는 영향을 조사하였다. 촉매의 활성은 제조 방법에 상관없이 담체의 산세기에 크게 의존하였으며, 사용한 담체들 중 산세기가 가장 강한 HBEA(SAR=25)를 사용한 경우가 활성이 가장 우수하였다. 단순 귀금속 담지 촉매는 고분자 전해질 다층 박막을 도입한 촉매보다 과산화수소 생산성은 우수하였으나, 반응 중 활성 금속인 Pd의 용출로 인해 재사용 횟수가 증가할 때마다 활성이 급격히 감소하였다. 한편, 고분자 전해질 다층 박막의 도입은 산성 담체의 역할을 약화시켜 촉매 활성은 감소하고 과산화수소 분해능은 증가하여 전체적으로 과산화수소의 생산성이 감소되는 결과를 가져왔다. 하지만, 5회에 걸친 재사용 동안에도 촉매 활성이 유지되었으며, 이러한 비약적인 촉매 수명의 향상은 담체 위에 고분자 전해질 다층 박막을 도입하는 것이 반응 중 활성 금속의 용출 억제 측면에서 매우 효과적이라는 것을 시사한다.

• 청정기술
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• 제24권3호
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• pp.198-205
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• 2018

본 연구는 $Co-CeO_2$ 촉매의 $N_2O$ 분해 반응에서 촉매의 제조 방법이 활성에 미치는 영향을 고찰하였다. $Co-CeO_2$ 촉매는 공침법(Co-precipitation)과 함침법(Incipient wetness impregnation)으로 제조하였다. 제조된 촉매의 성능을 평가하기 위하여 $N_2O$ 직접 촉매 분해(Direct catalytic $N_2O$ decomposition) 반응을 $250{\sim}375^{\circ}C$에서 실시하였다. 그 결과 공침법으로 제조된 촉매(CoCe-CP)는 $O_2$ 및/또는 $H_2O$의 존재 하에서도 $N_2O$ 분해 반응에서 향상된 성능을 보인 반면에 함침법으로 제조된 촉매(CoCe-IM)는 그렇지 못하였다. 이러한 촉매 활성의 차이를 조사하기 위하여 XRD, BET, TEM, $H_2-TPR$, $O_2-TPD$ 그리고 XPS와 같은 촉매 특성 분석들을 진행하였다. 촉매의 제조 방법에 따라서 입자의 크기 및 표면적이 변화하는 것을 확인하였고 합성 과정이 촉매의 물리적 특성에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 공침법으로 제조된 촉매의 활성 증가는 $Co^{3+}{\rightarrow}Co^{2+}$의 향상된 환원 특성 및 산소 탈착 속도 향상에 기인한 것으로 여겨진다. 하지만, $N_2O$ 분해와 관련이 있는 촉매의 표면 전하 상태 및 결합에너지는 제조 방법에 따라서 변하지 않는 것을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권10호
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• pp.988-993
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• 2002

Lanthanum Stannate Pyrochlore($La_2Sn_2O_7$) 촉매를 이용하여 $NO_x$ 제거를 위한 전기화학 촉매 셀을 제조하였다. 촉매전극은 수열합성법을 통해 합성한 $La_2Sn_2O_7$ 분말과 안정화 지르코니아(YSZ) 분말을 혼합하여 촉매층 페이스트를 제조한 후 이를 YSZ 디스크 고체전해질 위에 스크린프린팅하여 후막을 도포하였다. 위와 같이 제조한 전기화학 셀의 $NO_x$ 분해 실험은 galvanostat을 이용하여 셀에 일정한 전류를 인가하고 700${\circ}C$에서 NO 0.1%와 산소 2%의 반응가스에 대한 분해 정도를 gas chromatography와 NOx analyzer를 이용하여 측정을 하였다. 촉매 전극의 두께와 소성 온도에 따른 촉매전극의 미세구조가 $NO_x$ 분해에 미치는 영향과 전류량(0.05∼0.6A)에 따른 $NO_x$ 분해율을 측정하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권6호
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• pp.668-674
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• 2005

카본블랙을 이용한 프로판 분해는 메탄보다 분해가 용이하여 효과적인 수소생산방법으로 알려졌다. 특히, 프로판 직접 분해 반응에 의한 수소생산은 CO나 $CO_2$와 같은 부산물이 생성되지 않으므로 환경친화적인 수소 생산기술이다. 본 연구에서는 국내에서 상용화되어 시판되고 있는 활성탄 및 카본블랙을 탄소계 촉매로 사용하여 프로판 직접 분해반응특성을 조사하였다. 프로판의 직접 분해반응은 대기압 하, $500{\sim}1,000^{\circ}C$ 온도영역에서 실험이 수행되었으며, 프로판 분해반응에 의한 생성물로 수소뿐만 아니라 메탄, 에틸렌, 에탄, 프로필렌 등의 부산물의 생성이 확인되었다. 이러한 부산물들은 고온으로 갈수록 줄어들어 상대적으로 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. 다양한 상용촉매를 프로판 분해 반응에 적용하여 본 결과로서 DCC N330을 촉매로 이용하였을 경우, $750^{\circ}C$에서 22.47％의 수소 수율을 얻었다.