• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제23권2호
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• pp.205-214
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• 2002

The reaction of gas-phase atomic hydrogen with hydrogen atoms chemisorbed on a silicon surface is studied by use of the classical trajectory approach. Especially, we have focused on the mechanism changes with the hydrogen surface coverage difference. On the sparsely covered surface, the gas atom interacts with the preadsorbed hydrogen atom and adjacent bare surface sites. In this case, it is shown that the chemisorption of H(g) is of major importance. Nearly all of the chemisorption events accompany the desorption of H(ad), i.e., adisplacement reaction. Although much less important than the displacement reaction, the formation of $H_2(g)$ is the second most significant reaction pathway. At gas temperature of 1800 K and surface temperature of 300 K, the probabilities of these two reactions are 0.750 and 0.065, respectively. The adsorption of H(g) without dissociating H(ad) is found to be negligible. In the reaction pathway forming $H_2$, most of the reaction energy is carried by $H_2(g)$. Although the majority of $H_2(g)$ molecules are produced in sub-picosecond, direct-mode collisions, there is a small amount of $H_2(g)$ produced in multiple impact collisions, which is characteristic of complex-mode collisions. On the fully covered surface, it has been shown that the formation of $H_2(g)$ is of major importance. All reactive events occur on a subpicosecond scale, following the Eley-Rideal mechanism. At gas temperature of 1800 K and surface temperature of 300 K, the probability of the $H_2(g)$ formation reaction is 0.082. In this case, neither the gas atom trapping nor the displacement reaction has been found.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.77-85
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• 2018

원전 시설 주변 및 심지층 폐기물 처분장 인근 환경은 우라늄으로 오염될 가능성이 높으며, 오염된 우라늄은 지하수를 따라 먼 곳까지 이동 및 확산될 수 있다. 이러한 오염 우라늄의 이동 및 확산을 효과적으로 제어하기 위해서는 지하 환경에서 우라늄의 생지화학적 거동을 이해할 필요가 있다. 일반적으로 토양 및 지질 매체 내에 다양한 종류의 미생물이 생존하고 있으며, 이들의 활동은 핵종들의 산화 환원 반응 및 그에 따른 용해도 변화와 밀접히 연관되어 있다. 우리는 유기물 대신 수소 가스를 전자공여체로 사용하여 고체 매질에 대한 용존 우라늄의 수착 및 침전 거동을 살펴보았다. 화강암을 고체 매질로 사용한 회분식 실험에서는 수소의 영향이 관찰되지 않았으나, 벤토나이트를 사용한 조건에서는 수소의 영향으로 5~8% 우라늄 농도 감소가 관찰되었다. 이러한 결과는 벤토나이트 토착미생물이 수소를 전자공여체로 활용하여 우라늄 거동(감소)에 영향을 준 것으로 보인다. 또한, 폐기물 처분환경의 고열 및 고방사선 조건에서도 벤토나이트 토착미생물은 강한 내성을 보였으며, 이는 향후 자연산 벤토나이트가 처분장 완충재로 사용될 경우 핵종-생지화학 반응이 주요 기작 중의 하나가 될 것으로 예상된다.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.106-111
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• 1999

[ $CaNi_5$ ] 수소저장합금의 전기화학적 충$\cdot$방전 특성에 미치는 MG(mechanical grinding) 영향이 Ar및 $H_2$ 가스분위기에서 조사되었다 MG공정중 $CaNi_5$ 합금은 표면 산화층의 파괴와 재생성 및 산화층 근방의 불균질화로 인하여 MG 15시간 이후부터 CaO와 Ni로 뚜렷한 상분리가 일어났다. $MG-CaNi_5$는 MG시간이 길어질수록 초기의 전기화학적 방전용량은 현저히 감소하였지만 충$\cdot$방전 싸이클의 증가에 따른 용량저하 속도는 $CaNi_5$합금에 비하여 낮았다. MG처리된 $CaNi_5$합금의 퇴화는 MG공정중의 상분리 및 불규칙화에 의한 수소의 가역반응 site의 감소 및 분극저항의 증가, KOH 전해질 내에서 합금 표면의 산화반응에 의한 부동태 피막형성에 기인하는 것으로 판단되었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권12호
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• pp.4199-4204
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• 2011

Using models simulating the environment of two distinct adsorption sites of $H_2$ in metal-organic framework-5 (MOF-5), binding energies of $H_2$ to MOF-5 were evaluated at the MP2 and CCSD(T) level. For organic linker section modeled as dilithium 1,4-benzenedicarboxylate ($C_6H_4(COO)_2Li_2$), the MP2 and CCSD(T) basis set limit binding energies are estimated to be 5.1 and 4.4 kJ/mol, respectively. For metal oxide cluster section modeled as $Zn_4O(CO_2H)_6$, while the MP2 basis set limit binding energy estimate amounts to 5.4 kJ/mol, CCSD(T) correction to the MP2 results is shown to be insignificant with basis sets of small size. Substitution of benzene ring with pyrazine ring in the model for the organic linker section in MOF-5 is shown to decrease the $H_2$ binding energy noticeably at both the MP2 and CCSD(T) level, in contrast to the previous study based on DFT calculation results which manifested substantial increase of $H_2$ binding energies upon substitution of benzene ring with pyrazine ring in the similar model.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.383-383
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• 2010

Gas-phase hydrogen atoms create a variety of chemical and physical phenomena on Si surfaces: adsorption, abstraction of pre-adsorbed H, Si etching, Si amorphization, and penetration into the bulk lattice. Thermal desorption/evolution analyses exhibited three distinct peaks, including one from the crystalline bulk. It was previously found that thermal-energy gaseous H(g) atoms penetrate into the Si(100) crystalline bulk within a narrow substrate temperature window(centered at ~460K) and remain trapped in the bulk lattice before evolving out at a temperature as high as ~900K. Developing and sustaining atomic-scale surface roughness, by H-induced silicon etching, is a prerequisite for H absorption and determines the $T_s$ windows. Issues on the H(g) absorption to be further clarified are: (1) the role of the detailed atomic surface structure, together with other experimental conditions, (2) the particular physical lattice sites occupied by, and (3) the chemical nature of, absorbed H(g) atoms. This work has investigated and compared the thermal H(g) atom absorptivity of Si(100), Si(111) and Si(110) samples in detail by using the temperature programmed desorption mass spectrometry (TPD-MS). Due to the differences in the atomic structures of, and in the facility of creating atom-scale etch pits on, Si(100), (100) and (110) surfaces, the H-absorption efficiency was found to be larger in the order of Si(100) > Si(111) > Si(110) with a relative ratio of 1 : 0.22 : 0.045. This intriguing result was interpreted in terms of the atomic-scale surface roughening and kinetic competition among H(g) adsorption, H(a)-by-H(g) abstraction, $SiH_3(a)$-by-H(g) etching, and H(g) penetraion into the crystalline silicon bulk.

• 자원리싸이클링
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• 제32권6호
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• pp.45-53
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• 2023

본 연구에서는 축산 분야에서 배출되는 암모니아를 효과적으로 회수할 수 있는 흡착기술의 연구개발 동향 및 향후 전략에 대해 논의하였다. 적절한 암모니아 흡착제는 표면의 산성기나 수소결합기를 가지며 높은 비표면적과 암모니아 흡착에 적절한 표면구조를 지니어야 한다. 일반적인 암모니아 흡착제로는 활성탄이나 제올라이트 등의 광물질이 널리 쓰이나 대체로 흡착효과가 낮아 표면 개질 등을 통한 개선이 필요하다. 일례로 금속염화물이 다공성 흡착제에 포함되었을 때, 활성탄이나 제올라이트의 표면에 흡착 시보다 암모니아 흡착량이 더 증가하는 것으로 알려져 있다. 최근에는 MOFs (Metal-Organic Frameworks)나 POPs (Porous Organic Polymers) 같은 새로운 종류의 흡착제가 개발 및 적용되고 있으며 조절가능한 높은 비표면적과 다공성으로 매우 높은 암모니아 흡착용량을 보였다. 그 외에 프러시안 블루가 높은 암모니아 흡탈착성능 및 선택성을 보였는데. 이는 축산폐기물 배출 암모니아 회수에 관련하여 상대적으로 유리한 측면으로 보인다. 향후 다양한 흡착제를 이용, 축산현장에 맞는 조건에서 암모니아 흡탈착 효율 및 순도를 평가하는 연구가 더 활발히 진행되어야 할 것이다. 아울러 암모니아 회수를 극대화하기 위한 효과적인 전/후처리 공정도 병행되어야 한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권3호
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• pp.143-148
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• 2021

Alkaline oxygen evolution reaction (OER) electrocatalysts have been widely studied for improving the efficiency and green hydrogen production through electrochemical water splitting. Transition metal-based electrocatalysts have emerged as promising materials that can significantly reduce the hydrogen production costs. Among the available electrocatalysts, transition metal-based layered double hydroxides (LDHs) have demonstrated outstanding OER performance owing to the abundant active sites and favorable adsorption-desorption energies for OER intermediates. Currently, cobalt doped nickel LDHs (NiCo LDHs) are regarded as the benchmark electrocatalyst for alkaline OER, primarily owing to the physicochemical synergetic effects between Ni and Co. We report effects of heat-treatment of the as-grown NiCo LDH on electrocatalytic activities in a temperature range from 250 to 400℃. Electrocatalytic OER properties were analysed by linear sweep voltammetry (LSV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The heat-treatment temperature was found to play a crucial role in catalytic activity. The optimum heat-treatment temperature was discussed with respect to their OER performance.

• 공업화학
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• 제2권2호
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• pp.127-137
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• 1991

고진공계에서의 열탈착실험을 통하여 $MoO_3$ 촉매상에서의 $CH_3OH$ 분해 및 부분산화반응에 관한 연구를 수행하였다. $CH_3OH$는 촉매표면에 methoxy($-OCH_3$)와 수소원자(-H)의 형태로 흡착되어 있다가 흡착수소원자가 methoxy 와 재결합하면서 425 K에서 $CH_3OH$로 탈착하였으며, methoxy로부터 수소원자가 떨어져 나가면서 545 K에서 HCHO가 탈착되었다. 이때 반응에 의해서 생성된 물은 428 K에서 탈착하는 ${\alpha}$-피크와 586 K에서 탈착하는 ${\beta}$-피크를 보였으며, ${\alpha}$-피크는 표면에 형성된 hydroxyl 에 기인하는 탈착피크, ${\beta}$-피크는 methoxy가 수소를 잃으면서 HCHO의 형태로 촉매표면에서 탈착하면서 남긴 표면수소원자와 격자산소가 반응하여 생성된 물에 각각 기인하는 것으로 보였다. 선흡착된 산소원자는 $CH_3OH$의 분해흡착을 촉진시킴으로써 $CH_3OH$의 흡착량을 증가시킨 반면, 선흡착된 물은 분해흡착하여 $CH_3OH$의 흡착점을 점유함으로써 $CH_3OH$의 흡착량을 감소시켰다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.277-279
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• 2004

$300^{\circ}C$ 소성 Pt/MoO3가 수소를 흡착후 탈착하는 속도를 측정하였다. 두가지 흡착 속도를 나타내는 Pt/MoO3 촉매에서 탈착량은 흡착량과 탈착 온도의 증가에 비례하는 것을 알 수 있었다. 또한 X-Ray Photoelectron Spectroscope(XPS) 결과로부터 Pt와 MoO3간의 활성점에 존재하는 Cl의 존재가 수소 이동 속도를 결정하는 것으로 판단되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.155-170
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• 2003

$Cu-Ce/{\gamma}-Al_2O_3$ based catalysts were prepared and tested for selective oxidation of CO in a $H_2$-rich stream(1% CO, 1% $O_2$, 60% $H_2$, $N_2$ as balance). The effects of Cu loading and weight ratio(=Cu/(Cu+Ce)) upon both activity and selectivity were investigated upon the change in temperatures, It was also examined how the activity and selectivity of catalysts were varied with the presence of $CO_2$ and $H_2O$ in the reactant feed. Among the various Cu-Ce catalysts with different catalytic metal composition, Cu-Ce(4 : 16 wf%) /${\gamma}-Al_2O_3$ catalyst showed the highest activity(>$T_{99}$) and selectivities(50-80%) under wide range of temperatures($175-220^{\circ}C$). However, in the Cu-Ce(4 : 16 wt%)/ ${\gamma}-Al_2O_3$, the presence of $CO_2$ and $H_2O$ in the reactant feed decreased the activity and the maximum activity(>$T_{99}$) in terms of reaction temperature moved by about $25^{\circ}C$ toward higher temperature, the $T_{>99}$ window was seen between $210-230^{\circ}C$ (selectivity 50-75%). From $CO_2-/H_2O-TPD$, it can be concluded that the main cause for the decrease in catalytic activity may be attributed to the blockage of the active sites by competitive adsorption of water vapor and $CO_2$ with the reactant at low temperatures.