• Composites Research
• /
• 제32권6호
• /
• pp.355-359
• /
• 2019

고효율의 물 분해 시스템은 수소 발생 반응(HER)과 산소 발생 반응(OER) 각각에서의 촉매로 인한 전기화학적 반응에서의 효율로 인해 향상되는 높은 과전압의 감소가 수반되어야 한다. 그 중에서도 전이 금속 기반의 화합물(산화물, 황화물, 인화물, 그리고 질화물)은 현재 상용되고 있는 귀금속을 대체할 촉매 재료로써 주목받고 있다. 본 연구에서, 우리는 FESEM 분석을 통해 최적의 단분산된 Co₃[Co(CN)₆]₂ PBAs를 합성하고 XRD, FT-IR 분석을 통하여 결정성을 확인하고 TG-DTA를 통해 PBAs의 열적 거동을 확인하였다. 그리고 합성된 최적의 Co₃[Co(CN)₆]₂ PBAs를 열처리해서 단분산된 Co₃O₄나노 큐브를 합성하였고 XRD를 통해 이의 결정성을 확인하고 OER 측정을 진행하였다. 최종적으로 합성된 Co₃O₄ 나노 큐브는 10 mA·cm^-2의 전류 밀도에서 312 mV의 낮은 과전압과 96.6 mV·dec^-1의 낮은 Tafel slope을 보인다.

• 전기화학회지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.164-171
• /
• 2014

무효소 혈당센서는 높은 선택성과 민감성을 가지고 저비용으로 체내 혈당(glucose)을 검출할 수차세대 기술이다. 현재 시판되고 있는 혈당센서는 당을 산화시켜주는 당산화효소와 전극과 효소사이에 전자 전달을 원활하게 해주는 산화/환원 매개체를 이용하여 효소센서로 제작된다. 그러나 이러한 효소센서는 pH, 온도, 습도, 화학적 독성물질 등에 영향을 많이 받아 안정성이 떨어지고, 제작에 비용이 많이 드는 단점을 가지고 있다. 본 논문은 위와 같은 단점을 해결하고자 환원제인 당에 의하여 환원되는 니켈 나노입자를 전기화학적 흡착방법을 이용하여 산화 인듐 주석 전극 (ITO)에 고정시켰다. 고정된 니켈 나노입자는 전극의 표면적을 넓혀 신호를 증폭시키는 효과를 가지고 있으며, 당에 의하여 계속적으로 니켈이 환원됨에 따라 전극 반응에서는 촉매산화전류 반응으로 나타낸다. 당의 농도에 따라서 선형적으로 감응 할 수 있는 최적 조건의 니켈 나노입자를 이용하여 혈당센서를 제작하였다. 또한 체내에 존재하는 방해 인자인 아스코브산의 간섭을 억제하기 위해 음이온 고분자의 표면처리를 통하여 상대적으로 당에 선택적으로 감응하도록 하였다. 제작된 전극을 통하여 당 농도 별 산화 촉매 전류를 순환 전압 전류 법으로 측정한 결과 650 mV (vs. Ag/AgCl)에서 최대 전기적 신호가 발생되었으며, 포도당 0~6.15 mM 의 농도범위에서 전기적 신호가 선형 증가함을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제13권8호
• /
• pp.519-523
• /
• 2003

We report the synthesis of cubic spinel $ZnCo_2$$O_4$thin films and the tunability of the conduction type by control of the oxygen partial pressure ratio. Zinc cobalt oxide films were grown on$ SiO_2$(200 nm)/Si substrates by reactive magnetron sputtering method using Zn and Co metal targets in a mixed Ar/$O_2$atmosphere. We found from X-ray diffraction measurements that the crystal structure of the zinc cobalt oxide films grown under an oxygen-rich condition (the $O_2$/Ar partial pressure ratio of 9/1) changes from wurtzite-type $Zn_{1-x}$ $Co_{X}$O to spinel-type $ZnCo_2$$O_4$with the increase of the Co/Zn sputtering ratio,$ D_{co}$ $D_{zn}$ . We noted that the above structural change accompanied by the variation of the majority electrical conduction type from n-type (electrons) to p-type (holes). For a fixed $D_{co}$ $D_{zn}$ / of 2.0 yielding homogeneous spinel-type $_2$O$ZnCo_4$films, the type of the majority carriers also varied, depending on the$ O_2$/Ar partial pressure ratio: p-type for an $O_2$-rich and n-type for an Ar-rich atmosphere. The maximum electron and hole concentrations for the Zn $Co_2$ $O_4$films were found to be 1.37${\times}$10$^{20}$ c $m^{-3}$ and 2.41${\times}$10$^{20}$ c $m^{-3}$ , respectively, with a mobility of about 0.2 $\textrm{cm}^2$/Vs and a high conductivity of about 1.8 Ω/$cm^{-1}$ /.

• 자원환경지질
• /
• 제30권4호
• /
• pp.289-301
• /
• 1997

보국 코발트 광산은 백악기 경상분지내에 위치하며, 셰일로 구성된 건천리층을 천부 관입한 암주상의 미문상 화강암내에 국한하여 배태된다. 광상은 열극 충진형 석영${\pm}$액티놀라이트${\pm}$탄산염 광물맥으로 이루어지며, 광석광물로는 함코발트광물 (비독사석, 휘코발트석, 글로코도트), 함코발트 유비철석과 소량의 황화광물 (자류철석, 황동석, 황철석, 섬아연석) 및 미량의 산화광물 (자철석, 적철석)이 산출된다. Rb-Sr 절대연령 측정 결과, 화강암의 관입 및 이와 관련된 광화작용은 후기 백악기 (85.98 Ma)에 이루어진 것으로 판단된다. 산출광물종은 다소 복잡한 양상을 보이며, 시간에 따라 다음과 같이 변화한다: 액티놀라이트, 탄산염광물 및 석영에 수반되는 함코발트 광물의 정출 (광화시기 I, II)${\rightarrow}$석영에 수반되는 황화광물, 금 및 산화광물의 정출 (광화시기 III)${\rightarrow}$탄산염광물의 정출(광화시기 IV, V). 고온성 광물 (함코발트 광물, 휘수연석, 액티놀라이트)과 더불어 저온성 광물 (황화광물, 금, 탄산염광물)이 산출되는 점으로 보아 열수광화작용은 xenothermal 환경에서 형성되었다. 화강암은 특징적으로 높은 코발트 함유량 (평균 50.90 ppm)을 나타내며, 이는 코발트가 냉각하는 화강암 암주에서 기원하였음을 지시한다. 반면, 건천리층 셰일의 높은 동 및 아연 함유량은 이들 원소가 주로 셰일로부터 유래되었음을 지시한다. 열수용액의 온도 감소와 더불어 산소분압이 감소 (광화 I, II기의 코발트광물 형성, $T=560^{\circ}C-390^{\circ}C$, log $fO_2=$ > -32.7 to -30.7 atm at $350^{\circ}C$; 광화 III기의 황화광물 형성, $T=380^{\circ}-345^{\circ}C$, log $fO_2={\geq}-30.7$ atm at $350^{\circ}C$함은 열수계가 시간이 지남에 따라 초기 마그마성 계로부터 천수로 지배되는 열수계로 전이되었음을 나타낸다. 광화 II기의 유황 동위원소 값은 초기 함코발트 열수 용액이 화성기원 ($${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}{\sim_=}3-5$$‰)으로부터 기원하였음을 증거한다. 열수용액의 ${\delta}^{34}S_{H_2S}$ 값은 광화 II기의 코발트 형성기 (3-5‰)로부터 황화광물 형성 시기인 광화 IV기 (최대 약 20‰)까지 크게 증가하였다. 이는 후기로 갈수록 천수가 우세한 열수계로 진화하면서 주위의 퇴적암을 순환하는 과정에 동위원소적으로 무거운 유황 (퇴적기원의 황산염)과 천금속 (Cu, Zn 등) 및 금을 용해, 농집시켰음을 시사한다. 후기에 천수의 유입이 없었더라면, 보국 광상은 단순히 액티놀라이트 + 석영 + 함코발트 광물로 구성된 광맥으로만 형성되었을 것이다. 또한, 마그마 기원의 열수계가 형성된 이후에 천수 순환계가 형성됨으로 인하여 고온 광물과 저온 광물이 함께 산출되는 xenothermal 한 광상의 특성을 나타내게 되었다.

• 한국광물학회지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 2002

이 논문은 온산공업단지 내 화강암의 풍화 및 토양화 과정, 그리고 토양 내 중금속 오염과 토양 광물간의 관계에 관한 연구이다. 프로화일 연구를 위해 각 깊이별로 토양시료를 채취하여 각 샘플에 대한 실험분석을 실시하였다. X선 회절분석 결과 주 구성 점토광물은 캐올린 광물과 버미큘라이트, 그리고 미량의 일라이트이다. 포름아마이드 처리를 통해 프로화일 내 토양 중의 캐올린 광물의 종류에 대해 분석한 결과 프로화일 하부에 존재하는 캐올린 광물은 대부분 할로이사이트 임이 밝혀졌으며, 지표면으로 갈수록 상대적으로 캐올리나이트에 대한 할로이사이트의 양이 감소하는 경향을 보이는데, 이는 상부로 갈수록 할로이사이트에서 캐올리나이트로의 전환이 이루어지고 있음을 의미한다. $110^{\circ}C,\;300^{\circ}C,\;550^{\circ}C$ 열처리를 한 결과 X선회절분석 그래프 상의 $10\;{\AA}에서\;14\;{\AA}$ 사이의 피크가 분화된 형태를 보여주는 것이 관찰된다. 이는 시료상에 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 존재함을 지시한다. 이것은 구연산나트륨 처리실험을 통해 버미큘라이트 층간 불순 알루미늄 이온을 추출하여 원형상으로 전환시킴으로써 열처리시 $14\;{\AA}$피크가 다시 $10\;{\AA}$으로 변화하는 것을 관찰함으로써 재확인하였다. 토양의 수소이온농도 분포 양상이 하부에서 3.9, 상부에서 3.6으로 상부로 갈수록 산성화경향이 심해지는 경향을 보여주는데, 이는 산성화된 토양에서 안정적으로 나타나는 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트의 존재를 뒷받침하고 있다. 토양 내 중금속 이온의 존재양상에 대한 연구를 위해 연속추출실험을 실시하였다. 그 결과 상대적으로 많은 양의 중금속 이온이 프로화일의 상부의 철/망간 산화물과 유기물에 흡착되어 있으며 점토광물에는 적은 양만이 흡착되어 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 결과는 대부분의 중금속 오염물들이 상부 토양에 농집되어 있고 점토광물에는 낮은 중금속 함량을 보여주는 것은 산성화된 토양을 이루고 있는 주 점토광물인 캐올린광물과 수산화알루미늄 혼합층 버미큘라이트가 낮은 흡착능력을 가지고 있기 때문인 것으로 판단한다.

• 공업화학
• /
• 제10권1호
• /
• pp.58-66
• /
• 1999

알루미나에 담지한 $CrO_x$ 촉매를 이용하여 $200{\sim}400^{\circ}C$의 온도 구간에서 공기 중 vinyl chloride의 산화반응을 조사하였다. 탄소를 포함하는 주생성물은 CO 및 $CO_2$로, 온도의 증가에 따라 $CO_2$의 선택도는 증가하고 CO는 감소하였다. 이로부터 $CrO_x$ 촉매상에서 vinyl chloride는 먼저 CO로 일차산화 후 다시 $CO_2$로 완전산화됨을 알 수 있었다. 반응물에 HCl을 첨가하였을 때 vinyl chloride의 전환율은 변화가 없었으나 $CO_2$의 선택도는 감소하였는데 이는 주반응생성물인 HCl이 vinyl chloride의 $CO_2$로 완전산화를 방해함을 의미한다. 반응물에 물이 없는 조건하에서 vinyl chloride를 산화시킬 때 상당량의 $Cl_2$가 생성되었으나 물을 첨가 시 $Cl_2$는 검출되지 않았다. Vinyl chloride의 촉매산화반응에 대한 $CrO_x$ 담지촉매와 몇가지 귀금속 및 다른 전이 금속 산화물의 활성을 비교하였는데 $CrO_x$ 담지촉매의 vinyl chloride 분해활성은 1% Pt 담지촉매를 제외한 다른 촉매에 비해 높았으며, $275^{\circ}C$에서 12% $CrO_x/Al_2O_3$의 반응속도를 기준으로 각 촉매의 활성을 비교시 1% $Pt/Al_2O_3$ 보다 1.2배정도 활성이 떨어지나 다른 촉매에 비하여 각각 3배에서 8배 가량 높은 활성을 나타내었다.

• 대한화학회지
• /
• 제35권3호
• /
• pp.226-232
• /
• 1991

수용액에서 ${\sigma}-MnO_2$(s)에 대한 다염소치환페놀류의 흡착과 산활를 조사하였다. 제안된 메카니즘중에서 ${\sigma}-MnO_2$(s)에 대한 염소치환페놀류의 흡착반응은 용액의 pH와 염소치환페놀의 농도에 의존하였다. 흡착등온선은 Langmuir등온선의 형태이었다. 흡착분배계수의 pH의존성과 염소치환페놀의 옥타놀-물 분배계수와의 직선적인 관계로부터 흡착은 연소치환페놀류의 hydrophobicity에 지배되는 것으로 보였다. ${\sigma}-MnO_2$(s)의 환원성 용해속도로부터 구한 전자전이 반응속도는 염소치환페놀류의 농도와 매질의 pH에 거의 직선적으로 의존하였다. Meta위치 염소치환페놀류의 실험적인 속도상수($K_0$)는 염소치환페녹시 라디칼의 공명효과 때문에 ortho 및 para위치는 치환체보다 크게 작았다. 이것은 흡착반응 중 이 라디칼이 생성되며, 전자전이반응이 곧 속도결정단계임을 나타내는 것이다.

• 청정기술
• /
• 제28권2호
• /
• pp.174-181
• /
• 2022

바이오매스는 현재 석유, 천연가스, 석탄 등 화석 연료에서 얻을 수 있는 액체 연료와 유기 화합물을 생산할 수 있는 지속 가능한 대체 자원이다. 화석 연료를 사용하면 온실가스를 배출하기 때문에 바이오매스와 같은 탄소중립적 원료를 사용하는 것은 기후 변화 대응에 기여할 수 있다. 바이오매스 원료로부터 석유 대체 화학 제품과 연료를 생산하기 위한 생물학적 및 화학적 공정이 제안되었지만, 바이오매스에 포함된 높은 산소 함량때문에 화석 연료를 완전히 대체하기 어렵다. 석유와 유사한 연료와 화학 물질을 생산하려면 바이오매스 파생물에 존재하는 산소 원자를 제거하거나 산소 기능기를 전환해야 하며, 이는 촉매 화학적 수첨탈산소화에 의해 달성될 수 있다. 바이오매스 열분해 오일, 리그노셀룰로오스 유래 화학물질, 지질과 같은 원료를 탈산소 연료 및 화학물질로 전환하기 위해 수첨탈산소화가 진행되었다. 높은 표면적의 금속 산화물 또는 탄소에 지지된 귀금속 및 전이 금속으로 구성된 다기능성 촉매는 효율적인 수첨탈산소 촉매로 사용되었다. 본 총설에서는 문헌에서 제안된 촉매를 확인하고 이러한 촉매를 이용한 수첨탈산소 반응 시스템이 논의하였다. 문헌에 보고된 수첨탈산소화 방법을 기반으로, 실현 가능한 수첨탈산소화 공정 개발 방향이 제시하였다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제34권2호
• /
• pp.73-77
• /
• 2024

스피넬계 산화물 중 (Ni_x, Mn_y, Co_3-x-y)O₄(NMC)는 부온도계수 온도센서 소재로 활용되어 전기자동차용 배터리 관리 시스템을 포함한 다양한 산업적 응용이 가능하다. 일반적으로 NMC는 Ni, Mn, Co 화합물 분말을 이용하여 고상반응법을 통해 제조되는데 이 중 소결 공정을 통한 치밀화 과정이 온도센서 소재의 온도에 따른 전기적 특성을 결정하는 중요한 인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 NMC 펠렛을 고상반응법을 통해 제조하고 결정구조 및 미세구조를 관찰하였다. 또한, 소결 과정 동안의 치밀화 거동 분석을 위한 활성화 에너지를 도출하였다. 분석 결과에 따르면, NMC 펠렛의 상온 저항은 10.03 Kohm이었으며 센서민 감도인 B-value는 3601.8 K로 다양한 산업군에 온도센서로 적용이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 치밀화를 위한 활성화 에너지는 273.3 ± 0.4kJ/mol로 도출되었으며, 이는 소결 과정의 열역학적 특성을 이해하는데 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.