• 청정기술
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• 제16권1호
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• pp.19-25
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• 2010

결정성의 셀룰로우스를 수소분위기하에서 다양한 귀금속 촉매를 이용하여 폴리올로 전환시키는 연구를 수행하였다. 촉매는 단일 귀금속(Pt, Ru, Ir, Rh, Pd)을 활성탄에 습식함침법으로 담지시켜서 제조하였으며, Pt/$\gamma-Al_2O_3$와 Pt/H-mordenite를 비교촉매로 사용하였다. 생성물은 고압액체크로마토그래피로 분석하였다. 촉매는 질소흡착, X-선 회절법, 유도결합플라즈마분광법(ICP-AES), 수소-승원환원분석($H_2$-TPR), 그리고 일산화탄소 화학흡착을 통하여 분석하였다. 셀룰로우스의 전환율은 사용한 촉매와 연관관계가 낮은 것으로 나타났으며 활성탄에 담지된 귀금속 촉매중에서 Pt/AC가 높은 폴리올의 수득률에 바람직한 것으로 조사되었다.

• 청정기술
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• 제19권1호
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• pp.13-21
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• 2013

다른 분율의 Cs이 포함된 Pt/$Cs_xH_{3-x}PW_{12}O_{40}$ 촉매를 제조하여 셀룰로우스의 폴리올로의 수소화분해반응를 수행하였다. 촉매의 비표면적과 Pt의 분산도는 Pt/$Cs_xH_{3-x}PW_{12}O_{40}$ 촉매의 Cs 함량이 증가함에 따라 증가하였다. 그러나 Pt/$Cs_xH_{3-x}PW_{12}O_{40}$ 촉매의 Cs의 함량이 변함에도 불구하고 비슷한 폴리올 수득률을 보였다. Pt/$Cs_xH_{3-x}PW_{12}O_{40}$ 촉매의 반응 활성은 Ni/W/SBA-15와 두 가지의 복합촉매(Pt/AC+$H_3PW_{12}O_{40}$과 Pt/AC+$Cs_{3.0}PW_{12}O_{40}$)와 비슷하였다. 이 반응을 진행하는 동안 Pt/$Cs_xH_{3-x}PW_{12}O_{40}$ 촉매로부터 헤테로폴리 음이온이 침출되는 것을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권5호
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• pp.242-248
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• 2016

연료전지에서의 전체 반응 속도는 산화전극에서 일어나는 수소산화반응에 비해 그 반응 속도가 현저히 느린 환원전극에서의 산소환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)에 의해 결정된다. ORR 효율성 평가를 용이하게 하는 지표(descriptor)로서 촉매 표면에서의 산소원자 흡착강도를 활용하는데, 산소흡착강도는 촉매 표면의 기하학적 구조 변형에 따른 전자구조를 변형함으로써 조절할 수 있다. 이에 본 연구에서는 백금 표면의 원자모델을 이용하여 표면의 기하학적 구조가 산소흡착강도에 미치는 영향과 그 원인을 밀도범함수이론(density functional theory, DFT) 계산을 통해 분석하였다. 먼저, 기하학적 구조를 인위적으로 변형시킨 Pt(111) 표면에서의 산소흡착반응을 밀도범함수이론 계산을 이용해 분석함으로써 기하학적 구조변화가 산소흡착강도에 미치는 영향(strain effect)을 확인하였다. 최적화한 Pt 격자상수($3.977{\AA}$)에 ${\pm}1%$ 간격의 변화율을 적용하고 각 변화율마다의 산소흡착강도를 계산하였는데, Pt-Pt 원자 간 거리가 멀어질수록 산소흡착강도가 강해지는 것을 확인하였다. 이는 원자 간 거리가 증가할수록 d-band center가 페르미 준위(Fermi level)쪽으로 이동하게 되며, 이로써 일부 반결합 오비탈(anti-bonding orbitals)에 전자가 채워지지 않기 때문에 전체적으로 반결합 오비탈이 형성될 가능성이 적어지기 때문이다. 결과적으로, 순수한 백금이 가진 격자상수($3.9771{\AA}$) 보다 약 2~4% 작은 백금 표면 격자크기를 가질 수 있도록 유도할 수 있다면 산소흡착강도가 적절히 약하게 조절될 수 있으며, 이는 순수한 백금보다 더 향상된 ORR 성능을 가진 촉매물질 개발 연구를 위한 기초자료로서 활용할 수 있을 것이다.

• 한국환경과학회지
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• 제20권2호
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• pp.251-260
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• 2011

$TiO_2$- and $SiO_2$-supported $Co_3O_4$, Pt and $Co_3O_4$-Pt catalysts have been studied for CO and $C_3H_8$ oxidations at temperatures less than $250^{\circ}C$ which is a lower limit of light-off temperatures to oxidize them during emission test cycles of gasoline-fueled automotives with TWCs (three-way catalytic converters) consisting mainly of Pt, Pd and Rh. All the catalysts after appropriate activation such as calcination at $350^{\circ}C$ and reduction at $400^{\circ}C$ exhibited significant dependence on both their preparation techniques and supports upon CO oxidation at chosen temperatures. A Pt/$TiO_2$ catalyst prepared by using an ion-exchange method (IE) has much better activity for such CO oxidation because of smaller Pt nanoparticles, compared to a supported Pt obtained via an incipient wetness (IW). Supported $Co_3O_4$-only catalysts are very active for CO oxidation even at $100^{\circ}C$, but the use of $TiO_2$ as a support and the IW technique give the best performances. These effects on supports and preparation methods were indicated for $Co_3O_4$-Pt catalysts. Based on activity profiles of CO oxidation at $100^{\circ}C$ over a physical mixture of supported Pt and $Co_3O_4$ after activation under different conditions, and typical light-off temperatures of CO and unburned hydrocarbons in common TWCs as tested for $C_3H_8$ oxidation at $250^{\circ}C$ with a Pt-exchanged $SiO_2$ catalyst, this study may offer an useful approach to substitute $Co_3O_4$ for a part of platinum group metals, particularly Pt, thereby lowering the usage of the precious metals.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권4호
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• pp.328-334
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• 2007

2-propanol/acetone/hydrogen 계 화학반응 열펌프 시스템은 발전소의 폐열 등을 이용하기 위한 가장 적합한 반응계로 알려져 있다. 솔-젤법을 이용하여 2-propanol 탈수소화 반응용 5 wt% Pt-alumina 촉매를 다양한 형태로 제조하여 각각의 특성을 알아보았고 각각의 반응성을 비교하였다. Pt-alumina xerogel 촉매는 기존의 담지촉매보다 우수한 반응성을 보였으며 또한 지속성도 우수한 것으로 나타났다. 또한, Pt-alumina aerogel 촉매가 반응속도 면에서 가장 우수한 결과를 보였다. Aerogel 촉매의 지속성을 유지시키기 위해서는 충분한 시간의 숙성과정이 필요한 것으로 나타났으며 이 과정을 통해서 높은 반응성은 물론 안정적인 지속성도 얻을 수 있었다. Pt-alumina aerogel 촉매의 가장 큰 특징은 높은 반응성은 물론, 일반적으로 반응전에 필수적으로 거쳐야하는 고온의 열처리가 전혀 필요 없다는 것으로서 이는 경제적으로 큰 이점을 가진다. 또한 alumina xerogel에 초기함침법으로 Pt를 담지시킨 촉매는 기계적 강도 및 반응성 면에서 우수한 성능을 보였으며 이를 통하여 alumina xerogel은 금속촉매의 지지체로서도 이용할 수 있다는 사실을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.331-338
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• 2022

본 연구의 목적은 열분해연료유(pyrolysis fuel oil, PFO)에 포함된 다환 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydro, PAHs) 수소화 반응용 촉매로서 Pt(1wt%)/Kieselguhr 비드 촉매 및 펠렛 촉매를 제조하는 것이다. Trickle-bed 반응기에서 PFO-cut 수소화 반응을 통한 포화 고리 화합물(saturated cyclic compound)의 수율을 최대화하기 위한 최적의 반응 온도 및 수소/PFO-cut 유량비는 각각 250℃와 1800으로 결정하였다. PFO-cut의 공간속도(LHSV)가 감소할수록 포화 고리 화합물의 수율이 증가하였다. 펠렛 촉매와 비드 촉매의 수소화 반응 성능 차이는 크지 않았다. Kieselguhr 지지체를 성형한 후에 Pt를 담지한 촉매(AI 촉매)가 kieselguhr 분말에 Pt를 담지한 후에 성형한 촉매(BI 촉매)에 비해 수소화 활성이 높았으며, 이러한 경향은 펠릿 촉매와 비드 촉매에서 공통적으로 나타났다. 이는 AI 촉매의 Pt 활성점 수가 BI 촉매 보다 많기 때문이다. 본 연구에서 제조한 촉매 중에서 AI법으로 제조된 펠렛 촉매가 제조된 촉매 중 반응 활성이 가장 우수한 것을 확인하였다. PFO-cut 수소화 반응 생성물 중 C₈~C₁₅ 범위의 고리 화합물이 대부분을 차지했으며, C11 고리 화합물의 분포도가 가장 높았다. 수소화 반응과 더불어서 분해 반응도 함께 촉진되어 생성물의 탄소수 분포가 경질 탄화수소 쪽으로 이동함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.560-563
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• 2008

A modified polyol process is developed to enhance Pt loading during the preparation of Pt/C catalysts. With the help of the zeta potential, the effect of pH on the electrostatic forces between the support and the Pt colloid is investigated. It is shown experimentally that the surface charge on the carbon support becomes more electropositive when the solution pH is changed from alkaline to acidic. However, this change does not affect the electronegative surface charge of Pt colloids already attained and stabilized by glycolate anions. This new behavior caused by the change in the solution pH accounts for the enhanced yield of the process and does not affect the Pt particle size. All our experimental results reveal that this simple modification is a cost effective method for the synthesis of highly Pt loaded Pt/C catalysts for fuel cells.

• 전기화학회지
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• 제11권2호
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• pp.109-114
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• 2008

에탄올이 이산화탄소가 생성되는 경로로 반응할 경우 12개의 전자를 발생시키게 되지만 실제로는 두 개의 탄소 원자사이의 결합력 때문에 완전 산화시키는 것이 쉽지 않다. 따라서 고성능 에탄을 산화촉매의 개발은 에탄을 연료전지 실용화에 필수적이다. 본 연구는 Pt에 Sn, Au을 첨가하여 이원계, 삼원계 촉매를 제조하여 에탄올에서의 활성과 촉매의 특성에 대한 분석을 수행하였다. 촉매합성은 modified polyol 방법을 이용하였으며 Vulcan XC-72R 담지체를 사용하여 20 wt%로 담지하였다. PtSn/c 합금촉매는 Pt : Sn의 비율이 1 : 0, 4 : 1, 3 : 1, 2 : 1, 1.5 : 1, 1 : 1, 1 : 1.5으로 합성하였으며, PtSnAu/C 합금촉매는 Pt : Sn : Au의 비율을 5 : 5 : 0, 5 : 4 : 1, 5 : 3 : 2, 5 : 2 : 3으로 합성하였다. 촉매특성은 XRD, TEM 분석을 통해 분석한 결과 $1.9{\sim}2.4\;nm$ 정도의 입자의 크기와 면심입방구조의 구조를 가지는 것으로 확인하였다. 에탄올 산화에 대한 합금촉매의 활성은 순환전류전압법으로 실험하였고, 그 중 가장 높은 성능을 가진 PtSn(1.5 : 1)/C와 PtSnAu(5 : 2 : 3)/C 합금촉매를 단위전지 성능평가륵 통해 실제 연료전지 구동환경에서 촉매의 활성을 측정하였다. 그 결과 에탄을 산화에 가장 높은 성능을 나타낸 촉매는 PtSn/c(1.5 : 1)이었고, 촉매의 안정성은 PtSnAu/C(5 : 2 : 3)에서 높게 나타났다.

• 전기화학회지
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• 제13권4호
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• pp.240-245
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• 2010

This work explored the catalytic effect of Pt in multi-wall carbon nanotube and poly-pyrrole conductive polymer electrocatalysts (Pt/PPy/MWCNT). A home-made Pt/PPy/MWCNT catalyst was first evaluated by comparing its electrochemical active surface area (ESA) with E-Tek commercial catalysts by cyclic voltammetry in $H_2SO_4$ solution. Then, the methanol oxidation currents of Pt/PPy/MWCNT and the hydrogen peaks in $H_2SO_4$ solution were serially measured with microporous electrode. This provided the current density of methanol oxidation based on the ESA, allowing a quantitative comparison of catalytic activity. The current densities were also measured for Pt/C catalysts of E-Tek and Tanaka Precious Metal Co. The current densities for the different catalysts were similar, implying that catalytic activity depended directly on the ESA rather than charge transfer or electronic conductivity.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.93.2-93.2
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• 2011

In this work, graphite nanofibers (GNFs) were prepared for using catalyst supports in fuel cells. The GNFs were chemically activated to obtain high surface area and small pore diameter with different potassium hydroxide (KOH) amounts, i.e., 0, 1, 3, 4, and 5 g as an activating agent. And then Pt-Ru was deposited onto activated GNFs (A-GNFs) by chemical reduction method. The characteristics of Pt-Ru catalysts deposited onto A-GNFs were determined by specific surface area and pore size analyzer, X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and inductive coupled plasma-mass spectrometer (ICP-MS). The electrochemical properties of Pt-Ru/A-GNFs catalysts were also analyzed by cyclic voltammetry (CV) experiments. From the results, the A-GNFs carbon supports activated with 4 g of KOH (A4g-GNFs) showed that the highest specific surface areas. In addition, the A4g-GNFs led to uniform dispersion of Pt-Ru onto A4g-GNFs, resulting in the enhancement of electrochemical activity of Pt-Ru catalysts.