• 대한금속재료학회지
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• 제56권12호
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• pp.910-914
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• 2018

Since catalyst technology is one of the promising technologies to improve the working performance of next generation energy and electronic devices, many efforts have been made to develop various catalysts with high efficiency at a low cost. However, there are remaining challenges to be resolved in order to use the suggested catalytic materials, such as platinum (Pt), gold (Au), and palladium (Pd), due to their poor cost-effectiveness for device applications. In this study, to overcome these challenges, we suggest a useful method to increase the surface area of a noble metal catalyst material, resulting in a reduction of the total amount of catalyst usage. By employing block copolymer (BCP) self-assembly and nano-transfer printing (n-TP) processes, we successfully fabricated sub-20 nm Pt line and cross-bar patterns. Furthermore, we obtained a highly ordered Pt cross-bar pattern on a Ni thin film and a Pt-embedded Ni thin film, which can be used as hetero hybrid alloy catalyst structure. For a detailed analysis of the hybrid catalytic material, we used scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), which revealed a well-defined nanoporous Pt nanostructure on the Ni thin film. Based on these results, we expect that the successful hybridization of various catalytic nanostructures can be extended to other material systems and devices in the near future.

• 공업화학
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• 제33권5호
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• pp.466-470
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• 2022

최근 촉매 소각 공정은 휘발성 유기 화합물을 저온(< 450 ℃)에서 고효율(> 95%)로 산화 및 분해하기 위해 상당한 주목을 받고 있다. 많은 귀금속 촉매 물질이 잘 연구되어 사용되고 있으나 단가가 비싸고 위험하다. 본연구에서는 Cu와 Mn 전구체의 공침법을 활용하여 간단하고 손쉬운 합성 방법을 개발함으로써 고활성 및 저비용의 Cu-Mn 바이메탈 촉매를 제조하였다. 촉매 합성은 Cu와 Mn의 조성비를 조절하여 최적화하였다. 최적화된 촉매는 메조포러스 구조로 230.8 m²/g의 넓은 표면적을 나타냈다. 촉매 성능을 입증하기 위해 에틸 아세테이트의 산화 반응에 대해 Cu-Mn 촉매를 테스트했으며, 250 ℃의 저온에서 100%의 높은 전환 효율을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.180-185
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• 2023

물의 전기 분해 효율을 향상시키기 위해 산소발생반응(OER)의 반응 속도를 가속화하며 고성능과 장기 안정성을 가진 OER 전기촉매 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 고효율의 OER 전기촉매를 합성하기 위해 중공 금속-유기골격체 (MOF)로부터 유도된 루테늄-코발트 산화물 촉매를 개발하였다. 합성된 촉매는 루테늄의 표면 노출을 증대시킴으로 낮은 Tafel 기울기와 10 mA/cm²의 전류밀도에서 386 mV의 낮은 과전위가 관찰되었다. 또한 상용 RuO₂ 촉매 대비 높은 질량 활성과 안정성을 보여, 귀금속 촉매를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

• 분석과학
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• 제18권2호
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• pp.120-129
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• 2005

VOC는 대기오염의 주원인으로서 인식되어왔다. 촉매산화는 저온에서 높은 효율을 나타내기 때문에 VOCs 제거를 위한 가장 중요한 처리기술중 하나이다. 이 연구에서는 $TiO_2$ 담체에 Pt, Ir 그리고 Pt-Ir을 담시지켜 촉매를 제조하였다. 금속 분산에 따르면 $H_2O-H_2$ 처리방법이 사용되었고, 반응물로서 Xylene,Toluene 그리고 MEK을 사용하였다. 단일 또는 두 가지 이상의 촉매들은 함침법에 의해 준비하였고, XRD, XPS, TEM 분석을 통하여 특성화하였다. 그 결과 Pt 촉매는 Ir 촉매에 비해 더 높은 전환율을 나타내었고, Pt-Ir 촉매는 가장 높은 전환율을 나타내었다. $H_2O-H_2$ 처리한 촉매들은 처리하지 않은 것보다 VOCs 전환율이 높았다. VOCs 산화에서, Pt-Ir 촉매는 다양한 활성점을 나타내었고 그것은 Pt의 metal 영역을 강화시켰다. 따라서 두 가지 금속으로 이루어진 촉매가 단일 금속으로 이루어진 촉매에 비해 VOCs 전환율이 더 높았다. $H_2O-H_2$ 처리가 Pt 입자의 분산에서 형태에 영향을 미쳤다. 동역학적으로 VOCs 산화는 1차 반응이다. $H_2O-H_2$ 처리한 촉매들의 활성화에너지가 처리하지 않은 것들보다 낮았다. 이 연구에서 Pt에 Ir을 소량첨가함으로써 VOCs 산화반응에 효과적이었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권10호
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• pp.5-11
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• 2016

본 연구에서는 포름알데히드를 상온산화시켜 제거하는 $Pt/TiO_2$ 촉매의 상용화 인자들이 조사되었다. 활성 귀금속 함량 최적화를 위해 촉매의 백금(Pt) 담지량을 변화시켜 제조 후 성능을 평가하였으며, 그 결과 1wt% 함량이 가장 이상적인 함량임을 확인하였다. 또한 활성금속인 Pt를 환원하여 제조한 환원 촉매가 상온에서 우수한 포름알데히드 산화 능력을 나타내었다. 이를 통해 활성금속의 산화가에 따라 성능이 변화될 수 있으며, 백금의 경우 metallic Pt($Pt^0$)로 존재할수록 포름알데히드 상온산화 성능이 증진될 수 있음을 확인하였다. 촉매의 운전인자를 도출하기 위한 공간속도 영향 평가 결과 공간속도가 낮을수록 촉매량 증가에 의해 포름알데히드 전환율이 증진되는 결과를 나타내었다. 또한 공기 내 반드시 존재하는 물질인 수분의 공기 내 공존 시 영향 평가를 실시하였으며, 그 결과 수분이 공존할 때 포름알데히드 산화반응이 수분이 존재하지 않은 조건에서의 활성보다 증진되었다. 상기 결과들을 통해 어떤 추가 에너지원 없이도 포름알데히드를 제거 할 수 있는 상온산화 촉매 상용화를 위한 핵심인자들을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제3권3호
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• pp.9-15
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• 1994

비표면적이 큰 ${\gamma}-Al_{2}O_{3}$와 귀금속 촉매를 이용하여 접촉연소식 가스감지소자를 제조하였다. DT/TGA와 XRD 실험을 통해 ${\gamma}-Al_{2}O_{3}$ 제조의 최적 조건을 구하였으며, 제조된 ${\gamma}-Al_{2}O_{3}$는 $215.5m^{2}/g$의 큰 비표면적을 나타내었다. Pt 코일을 발열체 및 온도감지소자, 미세 ${\gamma}-Al_{2}O_{3}$ 분말을 담체 모물질, Pd 및 Pt 귀금속을 촉매제로 이용하여 가스센서를 제조하고 가연성 가스에 대한 감도특성을 조사하였다. 실험결과들로부터 본 연구에서 제조된 센서는 1000ppm의 LPG 및 LNG에 대해 각각 20mV와 6.5mV로 놀은 감도 특성을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제18권6호
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• pp.552-556
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• 2007

연구에서는 $TiO_2$ 담체에 귀금속(Pd, Ru, Ir)을 담지시켜 촉매를 제조하였다. 금속분산의 향상을 위해 $H_2O-H_2$ 전처리 기술이 이용되었고, 반응물로서 xylene, toluene 그리고 MEK를 사용하였다. 단일금속과 합금금속의 촉매들은 함침법에 의해 준비하였고, XRD, XPS 분석을 통하여 특성 분석하였다. Pd-Ru, Pd-Ir 촉매는 다양한 활성점을 나타내었고, 그것은 Pd의 metal 영역를 강화시켰다. 합금금속으로 이루어진 촉매가 단일 금속으로 이루어진 촉매에 비해 VOCs 전환율이 더 높았다. $H_2O-H_2$ 전처리 기술은 Pd 입자를 고르게 분산시켰다. 이는 촉매의 효율을 증진시키는 효과를 보여주었다. 본 연구에서 Pd에 소량의 Ru, Ir 첨가는 VOCs의 산화반응을 증진시켰고, $TiO_2$ 담체상에서 $H_2O-H_2$ 전처리는 VOCs의 제거효율을 증진시켰다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.588-588
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• 2013

Nanoscale noble-metals have attracted enormous attention from researchers in various fields of study because of their unusual optical properties as well as novel chemical properties. They have possible uses in diverse applications such as devices, transistors, optoelectronics, information storages, and energy converters. It is well-known that nanoparticles of noble-metals such as silver and gold show strong absorption bands in the visible region due to their surface-plasmon oscillation modes of conductive electrons. Silver nanocubes stand out from various types of Silver nanostructures (e.g., spheres, rods, bars, belts, and wires) due to their superior performance in a range of applications involvinglocalized surface plasmon resonance, surface-enhanced Raman scattering, and biosensing. In addition, extensive efforts have been devoted to the investigation of Gold-based nanocomposites to achieve high catalytic performances and utilization efficiencies. Furthermore, as the catalytic reactivity of Silver nanostructures depends highly on their morphology, hollow Gold nanoparticles having void interiors may offer additional catalytic advantages due to their increased surface areas. Especially, hollow nanospheres possess structurally tunable features such as shell thickness, interior cavity size, and chemical composition, leading to relatively high surface areas, low densities, and reduced costs compared with their solid counterparts. Thus, hollow-structured noblemetal nanoparticles can be applied to nanometer-sized chemical reactors, efficient catalysts, energy-storage media, and small containers to encapsulate multi-functional active materials. Silver nanocubes dispersed in water have been transformed into Ag@Au nanoboxes, which show highly enhanced catalytic properties, by adding $HAuCl_4$. By using this concept, $SiO_2$-coated Ag@Au nanoboxes have been synthesized via galvanic replacement of $SiO_2$-coated Ag nanocubes. They have lower catalytic ability but more stability than Ag@Au nanoboxes do. Thus, they could be recycled. $SiO_2$-coated Ag@Au nanoboxes have been found to catalyze the degradation of 4-nitrophenol efficiently in the presence of $NaBH_4$. By changing the amount of the added noble metal salt to control the molar ratio Au to Ag, we could tune the catalytic properties of the nanostructures in the reduction of the dyes. The catalytic ability of $SiO_2$-coated Ag@Au nanoboxes has been found to be much more efficient than $SiO_2$-coated Ag nanocubes. Catalytic performances were affected noteworthily by the metals, sizes, and shapes of noble-metal nanostructures.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.35-41
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• 2013

Co-P-B/FeCrAlloy 촉매의 $NaBH_4$ 가수분해 특성과 내구성에 대해 연구하였다. 5 wt% $NaBH_4$ 농도에서 활성화 에너지가 25.2 kJ/mol로 귀금속 촉매와 비슷했고, $NaBH_4$ 농도가 증가할수록 활성화 에너지가 증가하였다. 20 wt% 이상의 $NaBH_4$ 농도에서 겔 형성이 수소발생과 촉매 내구성에 많은 영향을 줬다. $NaBH_4$ 농도가 높을 때 반응온도가 높을수록 겔 형성이 안 되므로 촉매 손실률이 낮았다. 수소발생과 촉매 내구성을 모두 고려했을 때 담지체를 $1,000^{\circ}C$에서 열처리하고, 초음파 진동없이 촉매를 담지하고, 촉매 담지 후 소성한 촉매가 우수하였다. 25 wt% $NaBH_4$에서는 촉매를 3회 이상 재사용하기 위해서는 $60^{\circ}C$ 이상의 온도에서 반응시켜야 함을 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.10-17
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• 2008

This study has been focused on the partial oxidation(POX) of n-octane over Rh-containing catalysts supported on alumina. The catalysts for this reaction were prepared by incipient wetness(IW) and co-gel(CG) methods, followed by the calcination at $900{\circ}C$ or $1,200{\circ}C$. When applied to the POX of n-octane carried out at $600{\circ}C$ with C/O=3 and GHSV=3,450/h, the catalyst prepared by the CG method and calcined at $1,200{\circ}C$ showed the best activity, yielding 42% syngas($H_2$+CO) with the $H_2$/CO ratio of $2{\sim}2.4$. To enhance the activity and stability of catalysts, bimetallic catalysts were synthesized by the CG method. As a result, the performance of Rh-Ni/$Al_2O_3$ catalyst was superior to that of Rh/$Al_2O_3$ catalyst in terms of the catalyst stability, due to the retarding effect on the Rh-to-$Rh_2O_3$ transition by the addition of Ni. This result was confirmed by XRD, TEM, and TPR characterizations.