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철 기반 촉매의 Fischer-Tropsch 합성에서 γ-Al2O3/SiO2 혼합 지지체 조성의 영향 (Effect of Composition of γ-Al2O3/SiO2 Mixed Support on Fischer-Tropsch Synthesis with Iron Catalyst)

  • 민선기;노성래;유성식
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제55권3호
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    • pp.436-442
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    • 2017
  • Fischer-Tropsch 합성(F-T 합성)은 석탄, 바이오매스, 천연가스 등을 개질하여 얻은 합성 가스(CO, $H_2$)를 촉매를 이용하여 탄화수소로 전환 하는 기술이다. Fischer-Tropsch 합성에 이용되는 촉매는 활성 금속, 조촉매, 지지체로 구성되는데 이들의 종류와 조성은 반응의 활성 및 생성물 선택도에 영향을 미친다. 본 연구에서는 ${\gamma}-Al_2O_3$$SiO_2$ 혼합 지지체의 조성이 Fiscsher-Tropsch 반응의 활성과 생성물 선택도에 미치는 영향을 알아 보기위해, ${\gamma}-Al_2O_3/SiO_2$ 혼합 지지체를(100/0 wt%, 75/25 wt%, 50/50 wt%, 25/75 wt%, 0/100 wt%) 이용하여 함침(impregnation)법으로 철 촉매를 제조하였다. 촉매의 물리적 특성은 질소 물리 흡착 법과 X-선 회절 분석법을 통해 분석 하였고, 고정층 반응기에서 Fischer-Trosch 반응을 $300^{\circ}C$, 20bar에서, 60시간 동안 수행 하였다. 촉매의 물리적 특성 분석 결과 촉매의 BET 표면적은 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 감소하였으며, 촉매 기공의 부피 및 평균 크기는 지지체 조성이 ${\gamma}-Al_2O_3/SiO_2$ (50/50 wt%)인 경우를 제외 하고 증가하는 경향을 보였다. 또한, X-선 회절 분석법을 통해 ${\alpha}-Fe_2O_3$의 입자 크기를 계산한 결과 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 입자 크기가 감소 하였다. Fischer-Tropsch 합성 결과 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 CO 전환율은 감소 하였으며, C1-C4의 선택도는 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 25 wt%일 때 까지 감소하였으며 이와 반대로, C5+의 선택도는 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 25 wt%일 때 까지 증가 하였다.

갭전압에서 나타난 Nb/Al-Al$O_{x}$/Nb 터널 접합의 전압 요동 현상 (Voltage Fluctuation of a Nb/Al-Al$O_{x}$/Nb Tunnel Junction Observed at the Gap Voltage)

  • 홍현권;김규태;박세일;김구현;남두우
    • 한국초전도저온공학회:학술대회논문집
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    • 한국초전도저온공학회 2002년도 학술대회 논문집
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    • pp.123-126
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    • 2002
  • Samples of Nb/Al-Al$O_{x}$/Nb tunnel junction with the size of 50$\mu$m $\times$ 50$\mu$m were fabricated by employing self-aligning and reactive ion etching technique. In the samples with high-quality, $V_{m}$ value (the product of the critical current and subgap resistance measured at 2 mV) was 34 mV at the critical current density $J_{c}$ = 500 A/$cm^{2}$ and $V_{g}$ value (the gap voltage) was 2.8 mV. In the higher $J_{c}$, voltage fluctuation in the current rising at the gap voltage was observed. The $V_{m}$ and $J_{c}$ value were 8 mV and 900 A/$cm^{2}$, respectively.

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Oxalate 공침법에 의한 $\beta$-Alumina 합성과 결정화 거동 (Synthesis of $\beta$-Alumina By Oxalate Coprecipitation Method and Its Crystallization Behavior)

  • 박용민;양유철;김형욱;박성수;손영국
    • 한국세라믹학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.455-461
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    • 1995
  • To investigate the synthesis of $\beta$-Al2O3 and its crystallization behavior by oxalate coprecipitation method, the optimum pH range for oxalate coprecipitates has been theoretically calculated from the solubility products and the equilibrium constans of each metal ionic species and their solubility diagram wa obtained. The optimum pH range for oxalate coprecipitates at room temperature was estimated as <4. In experiment, we found that the optimum condition for oxalate coprecipitates was pH<1, which was not doped with pH controller. The Na+ ions were easily exchanged for the NH4+ ions of NH4OH which was used as pH controller, and those NH4+ ions were supposed to affect the crystallization behavior of $\beta$-Al2O3. The thermal decomposition of all complexes was almost complete below 40$0^{\circ}C$. The primary product of the decomposition process was m-Al2O3, which transformed to $\beta$"- or $\beta$-Al2O3 at temperature higher than 100$0^{\circ}C$. We found that the powder prepared at 120$0^{\circ}C$ had only $\beta$"- and $\beta$-Al2O3.EX>-Al2O3.

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알루미나와 실리케이트 액상간의 반응에 따른 $CaO{\cdot}6Al_2O_3$ 상의 성장 및 용해 거동 (Growth and dissolution behavior of $CaO{\cdot}6Al_2O_3$ phase by reaction between alumina and silicate liquid phase)

  • 백용균;박상엽
    • 한국결정성장학회지
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    • 제5권3호
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    • pp.291-298
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    • 1995
  • 알루미나 고상소결체와 $CaMgSiO_4$간의 반응에 따른 반응상들의 성장 및 용해 거동을 $1600^{\circ}C$에서 열처리 시간을 변화하여 고찰하였다. 열처리시 알루미나는 $CaMgSiO_4$ 액상에 용융되어 중간에 반응상인 $CaO{\cdot}6Al_2O_3$와 최종 반응상인 $CaMgSiO_4$ 스피넬 형성이 관찰되었다. 중간상인$CaO{\cdot}6Al_2O_3$ 결정은 성장 모양과 용해 모양이 뚜렷하게 구분되었다.

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膠質土酸, Alkali 處理에 의한 Dawsonite의 合成에 관한 硏究 (Synthesis of Dawsonite (Basic Sodium Aluminum Carbonate) from Colloidal Earth (Aoolphane) by Treatment with Acid and Alkali)

  • 권상욱
    • 대한화학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.157-164
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    • 1969
  • Aoolphane was treated with 30% Hydrochloric acid at $18^{\circ}C$ for two hows with stirring in order to obtain the insoluble form of SiO2 gel and to extract quantitatively both $Al_2O_3$as and $Fe_2O_3AlCl_3{\cdot}6H_2O Fe$ and $Cl_3{\cdot}6H_2O$ forms, respectively, at the same time. $SiO_2$ gel was filtered and to the filterate Ammonia was added to precipitate $Al(OH)_3[Fe(OH)_3 Contaminated ]$ The precipitate was separated by filteration and the filterate was recovered as the form of $NH_4Cl$. The precipitate was treated with 200g (NaOH)/l Concentration of NaOH a little excessively to the equivalent at $65~70^{\circ}C$ as $Fe(OH)_3$ formed was insoluble, it was filtered of and to the filterate containing $NaAl(OH)_4(OH_2)_2$Carbon dioxide gas was bubbled at $50^{\circ}C~90^{\circ}C$ to obtain the precipitate with excellent filterability and crystallinity. The product was certified to be Dawsonite $(NaAl(OH)_2CO_3)$ by X-Ray diffraction analysis at below $40^{\circ}C$, when $CO_2$ gas was bubbled into the relatively lower concentration of $NaAl(OH)_4(OH_2)_2$ solution, the precipitate of very fine particles was formed, which was hard to filter and with the Composition of $\alpha-Al_2O_3-H_2O$ (Boehmite).

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알콕사이드로부터 AlN분말의 합성 및 분말 특성 (Preparation of Aluminum Nitride from an Alkoxide and its Properties)

  • 이홍림;박세민;조덕호
    • 한국세라믹학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.100-108
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    • 1989
  • Aluminum hydroxides were prepared by the alkoxide hydrolysis method using Al-isopropoxide as a starting material and NH4OH as a catalytic agent. When Al-isopropoxide was hydrolyzed in a H2O-NH3 system, only Al(OH)3 was obtained over all pH values. However, AlOOH was formed besides Al(OH)3 when Al-isopropoxide was hydrolyzed in a H2O-NH3-isopropyl alcohol system. The AlOOH/Al(OH)3 ratio was increased as the isopropyl alcohol content was increased. The hydroxides, Al(OH)3 and AlOOH, obtained in this study and the commerical products, $\alpha$-Al2O3 and AlOOH were subjected to the carbothermal reduction and nitridation reaction to product AlN powder, using carbon black as a reducing agent under N2 atmosphere at various temperatures. AlN was synthesized from the obtained Al(OH)3 and the commercial AlOOH at 145$0^{\circ}C$, however, synthesized from the obtained AlOOH and the commercial alpha-alumina at 135$0^{\circ}C$. The temperature difference is assumed to be attributed to the reactivity of those powders. AlN powder prepared from the Al-isopropoxide was observed to have the narrower particle size distribution than that prepared from the commercial $\alpha$-Al2O3 or AlOOH.

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알루미늄 폐드로스를 활용한 SCR 탈질촉매 제조 및 특성평가 (Characteristic Evaluation of SCR catalyst using Aluminum dross)

  • 배민아;김홍대;이만식
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제14권10호
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    • pp.4672-4678
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    • 2013
  • 알루미늄 금속이 용해될 시 대기와 접촉한 용탕 표면에서 생성되는 알루미늄 드로스는 알루미늄 생산 공정에서 발생되는 필수적인 부산물이다. 그러나 알루미늄 드로스의 대부분은 매립에 의한 처리가 이루어지고 있어 환경오염의 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 알루미늄 드로스를 재자원화 하여 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매의 담체에 일부 대체하는 연구를 진행하였다. 재활용 된 알루미늄 드로스를 촉매 원료 $WO_3$, $V_2O_5$, $TiO_2$와 혼합하여 $V_2O_5-WO_3/TiO_2-Al_2O_3$ SCR촉매를 제조하였다. 제조 된 $V_2O_5-WO_3/TiO_2-Al_2O_3$ SCR촉매는 XRD, XRF, BET 분석을 통해 특성평가를 진행 하였으며, 내구성 평가를 통해 $Al_2O_3$ 함량이 증가할수록 V$V_2O_5-WO_3/TiO_2-Al_2O_3$ SCR촉매의 강도가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. MR(Micro-Reactor)을 이용한 촉매 활성평가를 진행하여 촉매의 실사용 온도 $350^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$에서 90%이상의 촉매효율을 나타내었다.

$28 A/cm^2~ 940 A/cm^2$의 임계전류밀도 범위로 제작된 $Nb/Al-AlO_x/Nb$ 터널접합의 전기적 특성 (Electrical Characteristics of $Nb/Al-AlO_x/Nb$ Tunnel Junction fabricated with $I_c$ Values in the Range of $28 A/cm^2~ 940 A/cm^2$)

  • 홍현권;김규태;박세일;김구현;남두우
    • 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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    • 제4권1호
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    • pp.4-7
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    • 2002
  • Samples of $Nb/Al-AlO_x/Nb$ tunnel junction with the size of $50 ${\mu}{\textrm}{m}$ {\times} 50 ${\mu}{\textrm}{m}$$ were fabricated by using self-aligning and reactive ion etching technique In the high quality samples, the $V_m$ value (the product of the critical current and subgap resistance measured at 2 mV) was 34 mV at the critical current density of $J_c: 500 A/cm^2 and the V_g$ value (the gap voltage) was 2.8 mV. For the higher $J_c$ sample, voltage fluctuation at the gap voltage was observed. The $V_m and J_c$ values for this sample were 8 mV and 900 A/cm$^2$, respectively. Also, the relationship between critical current density $J_c$ and specific normal conductance $G_s$ of the junctions with $J_c$ in the range of 28 A/cm$^2$~940 A/cm$^2$was investigated.

SHS법에 의한 $\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$-SiC 복합분말 제조 및 소결특성 (Characteristics of $\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$-SiC Composite Powder Prepared by SHS Process and its Sintering Behavior)

  • 안창영;윤기석;정중채;원창완
    • 한국재료학회지
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    • 제9권8호
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    • pp.817-824
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    • 1999
  • $Al_2$$O_3$-SiC 화합물 분말이 $SiO_2$, A1 그리고 C 분말들을 원료분말로 하여 SHS(self-propagating High-temperature Synthesis)법에 의해 제조되었다. 원료 분말에서의 몰비, 성형압력, 반응물의 초기온도의 영향이 생성물과 연소과정에 대해 연구되었다. $SiO_2$/A1/C계의 자전연소합성은 낮은 연소온도 때문에 $400^{\circ}C$ 이상으로 예열되어야 한다. 연소반응의 결과로서 최종생성물의 순도는 반응물의 순도보다 높았다. 이 계에서 $SiO_2$:Al:C의 적당한 몰비는 3.0:4.0:6.0이었고, free carbon은 30min 동안 $650^{\circ}C$에서 배소함으로써 제거되었다. 본 연구에서 상압소결은 $1700^{\circ}C$에서 powder bed를 사용한 표본의 분해를 제어하고 치밀한 소결체를 얻는데 매우 효과적이었다. hot-pressing으로 생성된 소결체는 이론비교밀도의 약 98%이었다.

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브라운관의 후면유리 폐기물을 이용한 제올라이트 합성 (Synthesis of Na-A Type of Zeolite from Funnel-Glass Waste)

  • 장영남;배인국;채수천;류경원
    • 자원환경지질
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    • 제34권2호
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    • pp.167-173
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    • 2001
  • 브라운관 후면유리 연마 후 발생되는 고상의 유리폐기물을 재활용을 위해, A형 제올라이트의 최적합성조건을 규명하고 생성된 제올라이트의 제반 특성을 기존의 상용 제올라이트와 비교하였다. 테프론 반응용기에 고규산질 알카리용액, NaAlO$_2$그리고 브라운관 유리폐기물 등 3가지 출발물질을 혼합하고, 80~95$^{\circ}C$ 범위에서 가열하여 제올라이트 Na-A를 열수조건하에서 결정화시켰다. 고규산질 알카리 용액은 자연산 규석을 35$0^{\circ}C$, 1500 기압하에서, NaAlO$_2$는 NaOH와 Al(OH)$_3$시약을 95$^{\circ}C$에서 2~3시간 가열하여 $Na_2$O/Al$_2$O$_3$=1.4, $H_2O$/$Na_2$O=8이 되도록 각각 합성하여 출발물질로 사용하였다. 브라운관 유리 폐기물과 고규산질 알카리 용액의 혼합비율 약 1:10~1:13의 범위에서 Al-공급원으로서 1.5~2.5N의 NaAlO$_2$를 혼합하였을 때 양호한 A-형 제올라이트 결정이 생성되었다. 합성된 Na-A는 하이드록시소달라이트 등과 같은 불순물이 없는 단일상이었으며, 결정형태는 입방 십이면체 (cubo-dodecahedral)형이었고 결정의 1~2 $\mu$의 균질한 입도로 분포하였다. $Ca^{+}$ 양이온교환용량은 215~220 mequivalent/100 g이었다.

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