• 제목/요약/키워드: Dissociative adsorption

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Methylchlorosilanes의 직접 생산 반응에서 반응기구 (Reaction Scheme on the Direct Synthesis of Methylchlorosilanes)

  • 김종팔;이광현
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제56권2호
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    • pp.291-296
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    • 2018
  • 구리 촉매를 이용하여 실리콘으로부터 기체상태의 methylchlorosilanes을 직접 생성하는 공정이 Rochow에 의해 제시되었고 이 후로 직접 생산 반응에 관하여 많은 연구가 진행되어 오고 있다. 직접 반응 촉매로서의 구리 외에 조촉매들을 첨가함으로서 반응의 활성을 증가시키고, 주 생산물인 DMDC 로의 선택도를 증가시키는 연구도 많이 보고되었다. 하지만 반응 기구에 있어서는 DMDC 의 생성을 설명하는 연구 외에 부산물로 함께 생성되는 여러 종류의 methylchlorosilanes 들의 생성과정을 설명하는 연구는 없는 실정이다. 그래서 본 연구에서는 실리콘 표면에 존재하는 것으로 보여지는 실리콘 활성점인 $=SlCl_2$$=Si(CH_3)Cl$의 존재를 제시하고 이 활성점 들에 메틸, 염소 및 수소가 첨가되어 methylchlorosilanes이 생성된다고 간주하였다. Methyl chloride ($CH_3Cl$)의 해리 흡착으로 인한 메틸-실리콘 결합의 생성과 해리 흡착한 후 표면에 존재하여 표면 이동을 하는 것으로 간주되는 Cl와 H을 이용하여 각 silanes 의 생성 경로를 제시하였다. 제시된 각 silanes 들의 생성 경로는 반응 결과 생성된 각 silanes의 종류뿐만 아니라 TPD 과정에서 생성되는 silanes 종류의 생성도 정확하게 설명해 주고 있다.

RhPt 이종금속 나노입자의 크기 및 조성 제어를 통한 촉매 활성도에 관한 연구 (Investigation of Catalytic Activity Through Controlling Its Size and Composition of RhPt Bimetallic Nanoparticles)

  • 박정영;김선미
    • 한국분말재료학회지
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    • 제18권6호
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    • pp.538-545
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    • 2011
  • This study shows that catalytic activity of bimetallic RhPt nanoparticle arrays under CO oxidation can be tuned by varying the size and composition of nanoparticles. The tuning of size of RhPt nanoparticles was achieved by changing concentration of rhodium and platinum precursors in one-step polyol synthesis. Two-dimensional RhPt bimetallic nanoparticle arrays in different size and composition were prepared through Langmuir-Blodgett thin film technique. CO oxidation was carried out on these two-dimensional nanoparticle arrays, revealing higher activity on the smaller nanoparticles compared to the bigger nanoparticles. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results indicate the preferential surface segregation of Rh compared to Pt on the smaller nanoparticles, which is consistent with the thermodynamic analysis. Because the catalytic activity is associated with differences in the rates of $O_2$ dissociative adsorption between Pt and Rh, this paper suppose that the surface segregation of Rh on the smaller bimetallic nanoparticles is responsible for the higher catalytic activity in CO oxidation. This result suggests a control mechanism of catalytic activity via synthetic approaches of colloid nanoparticles, with possible application in rational design of nanocatalysts.

팔라듐 얇은 막의 수소 투과에 대한 제일 원리 계산 (Ab-initio Study of Hydrogen Permeation though Palladium Membrane)

  • 차필령;김진유;석현광;김유찬
    • 대한금속재료학회지
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    • 제46권5호
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    • pp.296-303
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    • 2008
  • Hydrogen permeation through dense palladium-based membranes has attracted the attention of many scientists largely due to their unmatched potential as hydrogen-selective membranes for membrane reactor applications. Although it is well known that the permeation mechanism of hydrogen through Pd involves various processes such as dissociative adsorption, transitions to and from the bulk Pd, diffusion within Pd, and recombinative desorption, it is still unclear which process mainly limits hydrogen permeation at a given temperature and hydrogen partial pressure. In this study, we report an all-electron density-functional theory study of hydrogen permeation through Pd membrane (using VASP code). Especially, we focus on the variation of the energy barrier of the penetration process from the surface to the bulk with hydrogen coverage, which means the large reduction of the fracture stress in the brittle crack propagation considering Griffith's criterion. It is also found that the penetration energy barrier from the surface to the bulk largely decreases so that it almost vanishes at the coverage 1.25, which means that the penetration process cannot be the rate determining process.

The Adsorption and Desorption of $NH_3$ on Rutile $TiO_2(110)-1{\times}1$ Surfaces

  • 김보성;;;;김유권
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.265-265
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    • 2012
  • The adsorption of molecular $NH_3$ on rutile $TiO_2(110)-1{\times}1$ surfaces was investigated using a temperature-programmed desorption (TPD) technique combined with a molecular beam apparatus. A quantitative investigation into the TPD spectra of $NH_3$ was made for $NH_3$ adsorbed on two kinds of rutile $TiO_2(110)-1{\times}1$ surfaces with the oxygen vacancy ($V_O$) concentration of ~0% (p-$TiO_2(110)$) and ~5% (r-$TiO_2(110)$), respectively. On both surfaces, non-dissociative adsorption of $NH_3$ was inferred from a quantitative analysis on the amount of adsorbed $NH_3$ and those desorbed. With increasing coverage, the monolayer desorption feature shifted from 400 K toward lower temperatures until it saturates at 160 K, suggesting a repulsive nature in the interaction between $NH_3$ molecules. At the very low coverage regime, the desorption features were found to extend up to 430 K and 400 K on p-$TiO_2(110)$ and p-TiO(110), respectively. As a result, the saturation coverage of monolayer of $NH_3$ was higher on the p-$TiO_2(110)$ surface than on the p-TiO(110) by about 10%. The desorption energy ($E_d$) of $NH_3$ obtained by inversion of the Polanyi-Wigner equation indicated that the difference between the $E_d$'s of $NH_3$ (that is, $E_d(on\;p-TiO_2(110)$) - $E_d$(on p-TiO(110)) was 14 kJ/mol at ${\theta}(NH_3)=0$ and decreased to 0 as the coverage approached to a monolayer. The observed adsorption behavior of $NH_3$ was interpreted using an interaction model between $NH_3$ and surface defects on $TiO_2$ such as VO's and $Ti^{3+}$ interstitials.

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Si(100)-2×1 표면과 개질된 Si(100) 표면 상에서 실릴 (Silyl) 흡착충의 형성과 안정성 (Preparation and Stability of Silyl Adlayers on 2×1-Reconstructed and Modified Si(100) Surfaces)

  • 조삼근
    • 한국진공학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.15-23
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    • 2009
  • 깨끗한 Si(100)-$2{\times}1$, D를 먼저 흡착시킨 Si(100)-$2{\times}1$, 그리고 이온 빔에 의해 원자 수준으로 거칠어진 Si(100) 등의 세 가지 표면에 각각 $Si_2H_6$의 흡착시켜 포화 실릴($-SiH_3(a)$) 흡착층을 형성시키고 실험적으로 비교 고찰하였다 전구체 흡착 거동(기작)과 함께 $Si_2H_6$의 표면 분해(화학)흡착 반응성은 개질을 시켜주지 않은 깨끗한 Si(100)-$2{\times}l$ 표면에서 가장 크게 나타났다. 이 결과는 화학흡착 반응 즉, $H_3Si-SiH_3$ 결합 분해와 두 개의 Si-$SiH_6(a)$ 표면결합 형성이 표면의 Dangling Bond Pair 상에서 동시적으로(Concertedly) 일어나는 $Si_2H_6$의 분해흡착 기작으로 설명될 수 있었다. 또한 Si(100)-$2{\times}l$ 표면에 흡착된 $-SiH_3(a)$의 매우 논은 열적 안정성은 ${\sim}0.9\;ML$나 되는 표면 덮힘도와 함께 실릴기로 조밀하게 흡착된 표면에 Dangling Bond가 존재하지 않는 것에 의한 것으로 밝혀졌다.

디메틸에테르 합성 반응의 실험적 연구 (Experimental Study on the Synthesis of Dimethyl Ether)

  • 최창우;조원일;백영순;노경호
    • 공업화학
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    • 제17권2호
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    • pp.125-131
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    • 2006
  • 디메틸에테르(이하 DME)는 환경에 친화적인 새로운 청정에너지이다. 또한 DME는 다양한 에너지원으로부터 제조 되어지며, 그 에너지원으로는 천연가스, 석탄, 바이오매스, 폐플라스틱 등이 있다. 이런 DME는 LPG와 매우 유사한 성질을 특징으로 가지고 있다. 이러한 결과로 DME는 LPG, 연료전지, 발전연료, 특히 디젤의 대체 연료로 고려되고 있으며, 2010년 대체 에너지로 기대되고 있다. DME 직접합성반응의 반응속도를 측정하기 위하여 서로 다른 조건인 온도 $220{\sim}280^{\circ}C$, 합성가스 비율 1.2~3.0에서 실험을 수행하였다. 모든 실험은 혼성촉매를 사용하여 수행하였으며, 혼성촉매는 메탄올 합성 촉매와 메탄올 탈수촉매가 포함되어 있다. 반응속도는 랭미어-힌쉘우드 타입의 반응 메커니즘을 따르며, 메탄올 합성반응, 메탄올 탈수반응, 수성가스 전환반응, 이 세 가지 반응의 메커니즘을 고려하였다. 각 반응의 반응속도는 촉매상의 표면반응과 수소와 메탄올, 그리고 물의 해리흡작으로 결정하였다.

Low temperature preparation of Pt alloy electrocatalysts for DMFC

  • 송민우;이경섭;김영순;신형식
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.171-171
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    • 2009
  • The electrodes are usually made of a porous mixture of carbon-supported platinum and ionomers. $SnO_2$ particles provide as supports that have been used for DMFCs, and it have high catalytic activities toward methanol oxidation. The main advantage of $SnO_2$ supported electrodes is that it has strong chemical interactions with metallic components. The high activity to a synergistic bifunctional mechanism in which Pt provides the adsorption sites for CO, while oxygen adsorbs dissociative on $SnO_2$. The reaction between the adsorbed species occurs at the Pt/$SnO_2$ boundary. The morphological observations were characterized by FESEM and transmission electron microscopy (TEM). $SnO_2$ particles crystallinity was analyzed by the X-ray diffraction (XRD). The surface bonded state of the $SnO_2$ particles and electrode materials were observed by the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The electric properties of the Pt/$SnO_2$ catalyst for methanol oxidation have been investigated by the cyclic voltametry (CV) in 0.1M $H_2SO_4$ and 0.1M MeOH aqueous solution. The peak current density of methanol oxidation was increased as the $SnO_2$ content in the anode catalysts increased. Pt/$SnO_2$ catalysts improve the removal of CO ads species formed on the platinum surface during methanol electro-oxidation.

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