• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.141-145
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• 2007

Due to their excellent catalytic activity with respect to methanol oxidation on platinum at low temperature, platinum nanosized catalysts have been a topic of great interest for use in direct methanol fuel cells (DMFCs). Since pure platinum is readily poisoned by CO, a by-product of methanol electrooxidation, and is extremely expensive, a number of efforts to design and characterize Pt-based alloy nanosized catalysts or Pt nanophase-support composites have been attempted in order to reduce or relieve the CO poisoning effect. In this review paper, we summarize these efforts based upon our recent research results. The Pt-based nanocatalysts were designed by chemical synthesis and thin-film technology, and were characterized by a variety of analyses. According to bifunctional mechanism, it was concluded that good alloy formation with $2^{nd}$ metal (e.g., Ru) as well as the metallic state and optimum portion of Ru element in the anode catalyst contribute to an enhanced catalytic activity for methanol electrooxidation. In addition, we found that the modified electronic properties of platinum in Pt alloy electrodes as well as the surface and bulk structure of Pt alloys with a proper composition could be attributed to a higher catalytic activity for methanol electooxdation. Proton conducting contribution of nanosized electrocatalysts should also be considered to be excellent in methanol electrooxidation (Spillover effect). Finally, we confirmed the ensemble effect, which combined all above effects, in Pt-based nanocatalsyts especially, such as PtRuRhNi and $PtRuWO_{3}$, contribute to an enhanced catalytic activity.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.23.1-23.1
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• 2009

ZnO is of great interest for various technological applications ranging from optoelectronics to chemical sensors because of its superior emission, electronic, and chemical properties. In addition, vertically well-aligned ZnO nanorods on large areas with good optical and structural properties are of special interest for the fabrication of electronic and optical nanodevices. To date, several approaches have been proposed for the growth of one-dimensional (1D) ZnO nanostructunres. Several groups have been reported the MOCVD growth of ZnO nanorods with no metal catalysts at $400^{\circ}C$, and fabricated a well-aligned ZnO nanorod array on a PLD prepared ZnO film by using a catalyst-free method. It has been suggested that the synthesis of ZnO nanowires using a template-less/surfactant-free aqueous method. However, despite being a well-established and cost-effective method of thin film deposition, the use of magnetrons puttering to grow ZnO nanorods has not been reported yet. Additionally,magnetron sputtering has the dvantage of producing highly oriented ZnO film sat a relatively low process temperature. Currently, more effort has been concentrated on the synthesis of 1D ZnO nanostructures doped with various metal elements (Al, In, Ga, etc.) to obtain nanostructures with high quality,improved emission properties, and high conductance in functional oxide semiconductors. Among these dopants, Ga-doped ZnO has demonstrated substantial advantages over Al-doped ZnO, including greater resistant to oxidation. Since the covalent bond length of Ga-O ($1.92\;{\AA}$) is nearly equal to that of Zn-O ($1.97\;{\AA}$), high electron mobility and low electrical resistivity are also expected in the Ga-doped ZnO. In this article, we report the successful growth of Ga-doped ZnO nanorods on c-Sapphire substrate without metal catalysts by magnetrons puttering and our investigations of their structural, optical, and field emission properties.

• 한국가스학회지
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• 제5권1호
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• pp.15-20
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• 2001

저온 마이크로웨이브 플라즈마와 촉매반응에 의한 메탄올 활성화하여 C2+ 화합물과 수소로 전환하는 반응을 고찰하였다. 금속 촉매인 Fe, Ni과 귀금속 촉매인 Pt, Pd 계열의 촉매로 본 실험을 수행하였다 메탄의 유속이 $20ml\;min^{-1}$일때 플라즈마의 출력이 증가할수록 C2+ 생성물은 29에서 $42\%$로 증가하였으며 동시에 메탄의 커플링 반응에서 발생하는 수소는 0.6에서 0.65 몰분율을 나타내었다. 촉매는 플라즈마 영역 후단에 위치하였을 때, C2+ 생성물이 일정한 수율을 나타내는 반면 에틸렌과 아세틸렌의 선택도는 향상되었다. 플라즈마 반응후 ECR 전기장과 Pd-Ni 이원촉매를 위치했을 때 최고의 C2+ 수율은 $64\%$로 관찰되었다.

• 청정기술
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• 제18권1호
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• pp.89-94
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• 2012

본 연구에서는 산성을 갖는 Fe-ZSM5를 담체로 활용하여 Pd, Pt 등 귀금속을 담지한 후, 제조 촉매의 암모니아의 선택적 산화반응 활성을 평가하였다. 이들 중 Pt/Fe-ZSM5가 Pd/Fe-ZSM5 보다 높은 활성을 나타냈다. 또한 Pt/Fe-ZSM5 촉매에서 ZSM5 구조체 내 Fe의 이온교환량을 달리한 촉매의 실험을 수행하여, 암모니아의 선택적 산화반응에 가장 우수한 활성을 보이는 최적 조성비를 탐색하였다. 그 결과, Fe의 이온교환량이 적을수록 반응 활성이 증가하는 경향을 보였고, 저온 영역인 $250^{\circ}C$에서 100%의 암모니아 전환율을 나타냈다. 이와 같이 암모니아의 선택적 산화반응에 효과적인 Fe-ZSM5 담체에 대하여, ICP-AES, BET, XRD, $NH_3$-TPD 등과 같은 특성 분석을 수행하여 제조 촉매의 구조와 물성이 반응활성에 미치는 영향을 검토해보았다.

• 한국가스학회지
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• 제9권4호
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• pp.17-25
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• 2005

탈알루미늄 및 알칼리/알칼리토금속 양이온을 교환한 Y형 제올라이트 촉매를 제조하였다. 제조한 촉매물질의 원소조성 및 구조 변화를 ICP-AES, XRF 및 XRD와 같은 각종 분광학적 방법으로 분석하였으며, NO-TPD 실험을 통한 표면흡착종의 탈착 거동을 조사하였다. 탈알루미늄 처리 후 출발물질인 NaY보다 촉매물질의 Si/Al비는 증가하였으며, 탈알루미늄 후 Cs및 Ba양이온으로 교환한 Y형 제올라이트의 경우 Si/Al비가 부가적으로 조금 더 감소하였다. 탈알루미늄 처리한 촉매는 Al원자의 탈리로 기본골격의 파괴가 심화되어 framework (tetrahedral)구조가 감소하고 non-framework (octahedral) 구조가 증가하였다. 이러한 현상은 스팀처리시간이 많아질수록 증가하였으며 양이온을 교환한 후에는 더 크게 나타났다. NO-TPD 실험에서 탈알루미늄 및 양이온 교환 후 촉매의 활성점을 나타내는 탈착 봉우리들은 저온으로 이동하였으며, 스팀처리시간이 많아질수록 탈착 봉우리가 상대적으로 저온에서 나타났다. 탈알루미늄 및 양이온 교환을 한 Y형 제올라이트는 교환된 양이온과 탈알루미늄으로 인한 non-framework (octahedral) 구조의 생성이 촉매의 활성에 미치는 영향이 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.169-169
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• 2012

The high-temperature superconductor YBa2Cu3O7-x (YBCO) have attached attentions because of a high superconducting transition temperature, low surface resistance, high superconducting critical current density (Jc), and superior superconducting capability under magnetic field. Moreover, the Jc of YBCO superconductors can be enhanced by adding impurities to the YBCO films for vortex-pinning. Understanding and controlling pinning centers are key factors to realize high Jc superconductors. We synthesized vertically-aligned ZnO nanorods on SrTiO3 (STO) substrates by catalyst-free metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), and subsequently, deposited YBCO films on the ZnO nanorods/STO templates using pulsed laser deposition (PLD). The various techniques were used to analyze the structural and interfacial properties of the YBCO/ZnO nanorods/STO hybrid structures. SEM, TEM, and XRD measurements demonstrated that YBCO films on ZnO nanorods/STO were well crystallized with the (001) orientation. EXAFS measurements from YBCO/ZnO nanorods/STO at Cu K edge demonstrated that the local structural properties around Cu atoms in YBCO were quite similar to those of YBCO/STO.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.714-722
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• 2019

산 염기성질이 다양하게 존재하는 담체($SiO_2-Y_2O_3$, $Al_2O_3$, $SiO_2-ZrO_2$, $SiO_2$, $TiO_2$, MgO) 상에 17 wt% Ni을 고정한 상태에서 함침법을 사용하여 촉매를 제조하여 수소 존재 하에 에탄올과 암모니아의 환원성 아민화 반응에 대한 촉매활성을 비교 평가하였다. 반응 전후에 있어 사용된 촉매는 X-선 회절, 질소 흡착, 에탄올-승온탈착(EtOH-TPD), 이소프로판올-승온탈착(IPA-TPD), 수소 화학흡착을 사용하여 특성분석을 수행하였다. pH 9.5 이상에서 침전법을 사용하여 $ZrO_2$와 $Y_2O_3$ 담체 제조 시 파이렉스 반응기에서 미량의 Si 용융으로 인해 $SiO_2-ZrO_2$와 $SiO_2-Y_2O_3$ 복합 산화물이 각각 생성되었다. 사용된 촉매 중에서 $Ni/SiO_2-Y_2O_3$ 촉매가 가장 좋은 활성을 보였으며 이는 높은 니켈 분산도와 EtOH-TPD와 IPA-TPD에서의 낮은 탈착온도 등과 밀접한 관련이 있었다. Ni/MgO 촉매상에서의 낮은 촉매 활성은 NiO-MgO 고형물 형성에 기인한 것으로 보이며, $Ni/TiO_2$ 경우에서는 담체-금속 간의 강한 상호 작용으로 인해 낮은 니켈 금속 상 존재로 인해 반응성이 낮게 나왔다. $TiO_2$와 MgO 이외의 담체를 사용한 경우에 있어서 유사한 에탄올 전환율에서의 에틸아민류와 아세토니트릴 선택도는 큰 차이를 보이지 않았다.

• 청정기술
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• 제18권1호
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• pp.95-101
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• 2012

수소생산을 위한 메탄의 부분산화용 촉매로 알루미나에 담지된 코발트와 니켈 촉매를 함침법으로 제조하였다. 이들 코발트와 니켈 촉매에 조촉매 성분 Mg, Ce, La와 Sr을 첨가하여 초촉매 효과를 조사하였다. 메탄의 부분산화반응을 위한 촉매의 활성은 상압, $CH_4/O_2$ = 2.0에서 450~$650^{\circ}C$의 온도영역으로 조사하였다. 촉매의 특성은 BET, XRD와 SEM/EDX를 이용하여 조사하였다. 0.2 wt%의 조촉매 성분의 첨가로 촉매성능의 상승효과를 얻을 수 있었다. $500^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 $Co/Al_2O_3$에 Mg을 첨가한 촉매가 가장 우수한 메탄 전환율과 수소 선택성을 나타내었다. 낮은 온도 영역에서는 $Ni/Al_2O_3$에 Ce와 Sr을 첨가한 촉매가 Co계 촉매보다 우수한 반응특성을 나타내었다. $Co/Al_2O_3$와 $Ni/Al_2O_3$에 조촉매를 첨가한 경우 촉매의 표면적이 증가하는 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제25권3호
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• pp.237-241
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• 2014

벤젠은 발암성을 가진 유해성 대기 오염물질로 특별한 관리가 필요하다. 특히 벤젠은 실외 뿐만 아니라 실내에서도 존재하기 때문에 실내외를 구분하여 적절한 처리 방법이 요구된다. 실외의 공정에서 배출되는 VOC는 촉매 산화법을 통하여 $300-400^{\circ}C$에서 제거하는 것이 바람직하지만, 실내의 경우는 $100^{\circ}C$ 이하 혹은 실온에서 제거되는 것이 바람직하다. 본 총설은 촉매산화법, 촉매오존산화법 등 다양한 촉매 벤젠 산화법의 최근 동향을 다루고 있으며, 특히 저온산화반응을 위해 Mn 기반 촉매에 중점을 두고 조사하였다. Mn 기반 촉매는 다른 귀금속 촉매에 비하여 경제적으로 매우 이로우며, 특히 다양한 제조법을 적용하여 보다 효율적인 Mn 기반 벤젠 제거 촉매가 개발되고 있다. 또한 오존을 이용하여 $100^{\circ}C$ 이하, 특히 상온에서도 효율적으로 벤젠을 제거할 수 있기 때문에, Mn 기반 촉매의 효율성은 더욱더 증가할 것으로 판단된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권2호
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• pp.244-255
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• 2019

Xylose isomerase (XI; E.C. 5.3.1.5) catalyzes the isomerization of xylose to xylulose, which can be used to produce bioethanol through fermentation. Therefore, XI has recently gained attention as a key catalyst in the bioenergy industry. Here, we identified, purified, and characterized a XI (PbXI) from the psychrophilic soil microorganism, Paenibacillus sp. R4. Surprisingly, activity assay results showed that PbXI is not a cold-active enzyme, but displays optimal activity at $60^{\circ}C$. We solved the crystal structure of PbXI at $1.94-{\AA}$ resolution to investigate the origin of its thermostability. The PbXI structure shows a $({\beta}/{\alpha})_8$-barrel fold with tight tetrameric interactions and it has three divalent metal ions (CaI, CaII, and CaIII). Two metal ions (CaI and CaII) located in the active site are known to be involved in the enzymatic reaction. The third metal ion (CaIII), located near the ${\beta}4-{\alpha}6$ loop region, was newly identified and is thought to be important for the stability of PbXI. Compared with previously determined thermostable and mesophilic XI structures, the ${\beta}1-{\alpha}2$ loop structures near the substrate binding pocket of PbXI were remarkably different. Site-directed mutagenesis studies suggested that the flexible ${\beta}1-{\alpha}2$ loop region is essential for PbXI activity. Our findings provide valuable insights that can be applied in protein engineering to generate low-temperature purpose-specific XI enzymes.