본 연구는 200~500 ℃ 영역에서 NOx를 제어하기 위한 NH3-SCR 실험을 수행하였다. V/Sb/TiO2 조성의 촉매에서 Sb/TiO2의 소성온도를 다르게 하여 반응활성 실험을 진행하였다. 그 결과 Sb/TiO2의 소성온도가 600 ℃일 때, 가장 효율이 우수하였으며, 특히 반응온도 250 ℃에서 NOx 전환율이 80% 가까이 나오는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 다른 소성온도로 제조하였을 때 활성증진의 원인을 도출하기 위하여 H2-TPR, XRD, BET, Raman, XPS 분석을 진행하였다. 그 결과 활성이 우수하였던 Sb/TiO2의 소성온도를 600 ℃로 제조하였을 때, VSbO4가 생성되는 것을 확인하였으며, 이 종이 생성됨으로써 V의 비 화학양론종이 증가하여 V/Sb/TiO2의 NOx 전환율이 우수한 것으로 판단된다.
본 연구에서는 비촉매분야에서 사용된 로듐의 재자원화 시, 경제적 및 환경적 효과를 분석하였다. 분석방법으로, 경제적 효과 분석은 비용편익분석과 자원절감효과분석을 적용하였으며, 환경적 효과 분석은 전과정평가를 적용하였다. 연구결과, 경제적 측면에서 B/C 값은 1.28로 사업성이 있는 것으로 나타났으며, 비용절감은 재자원화 로듐 1 g 기준으로 237,000원로 나타나 2025년 로듐 재자원화량 71.7억원으로 나타났다. 환경적 효과는 로듐 1 kg 기준의 재자원화 시와 해외매각 시에 대해 온실가스 배출량을 비교하였다. 산정 결과, 로듐 1 kg 기준으로 재자원화 시 온실가스 배출량은 65 kg CO2eq./kg-Rh, 해외매각 시 28,800 kg CO2eq.으로 나타나, 99.8%가 저감되었다. 본 연구결과는 비촉매분야에서 사용되는 로듐의 재자원화 시 경제적 및 환경적 효과 분석을 통해 자원이 부족한 우리나라에서 로듐 재자원화가 필요하다는 것을 제시할 수 있었다.
산화-환원 활성 단백질중에 하나인 설피레독신과의 결합 단백질을 효모 Two-hybrid 기법을 이용하여 탐색한 결과, 알파-만노시다제가 설피레독신과 특이적으로 결합함을 밝혔다. 알파-만노시다제는 D-만노스 당을 비환원성 말단으로부터 유리시키는 가수분해 효소로서, 세포 원형질에 다량체 형태로 존재한다. 본 연구에서는 설피레독신과 알파-만노시다제간의 단백질결합을 설피레독신의 새로운 생리기능 관점에서 토의했다.
$NO_x$ emissions from diesel vehicles have been regarded as a main cause of high $NO_2$ concentration in metropolitan area. Recent studies have shown that the on-road $NO_x$ emissions of diesel vehicles are quite higher than the emission limits specified with the pre-defined test method for emission certification. To reduce air pollutants effectively, the discrepancy of emissions in certification and real-driving conditions should be tackled. In this study, the real-driving emissions have been estimated with portable emission measurement system (PEMS). The results of this study have shown that the on-road $NO_x$ emissions from diesel vehicles have been decreased as the introduction of stricter emission regulation, EURO-6, but additional reduction should be still required and robust technologies should be applied to control $NO_x$ in real-driving conditions. RDE-LDV (Real Driving Emission - Light Duty Vehicles) test method being developed in the European Union can represent excessive on-road $NO_x$ emissions of diesel vehicles as applied emission technologies and can be a solution to remove discrepant $NO_x$ emissions between certification and Korean real-driving conditions. Among the $NO_x$ reduction technologies for EURO-6 diesel vehicles, selective catalytic reduction (SCR) system has shown the better performance than lean $NO_x$ trap (LNT) system to control on-road $NO_x$ emissions. Implementing RDE-LDV will require vehicle manufacturers to adopt the more effective $NO_x$ reduction technology in real driving conditions.
MgO based nanocomposite powder including ferromagnetic iron particle dispersions, which can be available for the magnetic and catalytic applications, was fabricated by the spray pyrolysis process using ultra-sonic atomizer and reduction processes. Liquid source was prepared from iron (Fe)-nitrate, as a source of Fe nano-dispersion, and magnesium (Mg)-nitrate, as a source of MgO materials, with pure water solvent. After the chamber were heated to given temperatures (500~$^800{\circ}C$), the mist of liquid droplets generated by ultrasonic atomizer carried into the chamber by a carrier gas of air, and the ist was decomposed into Fe-oxide and MgO nano-powder. The obtained powders were reduced by hydrogen atmosphere at 600~$^800{\circ}C$. The reduction behavior was investigated by thermal gravity and hygrometry. After reduction, the aggregated sub-micron Fe/MgO powders were obtained, and each aggregated powder composed of nano-sized Fe/MgO materials. By the difference of the chamber temperature, the particle size of Fe and MgO was changed in a few 10 nm levels. Also, the nano-porous Fe-MgO sub-micron powders were obtained. Through this preparation process and the evaluation of phase and microstructure, it was concluded that the Fe/MgO nanocomposite powders with high surface area and the higher coercive force were successfully fabricated.
3주기 전이금속(Cr~Zn)의 산화물 및 V, Mo, W의 산화물에 대하여 temperature-programmed reduction/trmperature-programmed oxidation(TPR/TPO) 실험을 통하여 그 산화-환원 특성을 조사하였다. TPO 곡선의 산화피크는 TPR 곡선의 환원피크와 비슷하거나 약간 낮은 온도에서 나타났으며, 환원피크에 비하여 온도 폭이 넓었다. 3주기 전이금속한화물의 산화 및 환원 과정의 활성화에너지는 33~149 kJ/mol 범위에 있는 반면, V, Mo, W 산화물에서는 더 컸다. 금속산화물의 산화 및 환원 과정의 활성화에너지 변화는 금속-산소 결합세기에 비례하였다. 환원(TPR) 및 산화(TPO) 과정에 대한 활성화에너지 차이(${\Delta}E_a$)가 작을수록 o-자일렌 산화반응에서 금속산화물 촉매의 활성화에너지도 작았다. 금속한화물 촉매에서 o-자일렌 산화반응은 금속산화물 표면의 산화-환원 과정을 반복하는 Mars-van Krevelen 반응 메카니즘으로 설명될 수 있음을 확인하였다.
This study is a part of project of urea-SCR system development for an in-use medium duty diesel engine. This study shows the effect of ammonia oxidation catalyst and SCR volume on $NO_X$ reduction performance. When AOC(Ammonia Oxidation Catalyst) is not used, the urea injection should be controlled accurately to prevent $NH_3$ slip. However, it is found that the accurate $NH_3$ slip control is not easy without AOC in real engine operating conditions, because $NH_3$ and $NO_X$ reaction characteristics change with many factors such as exhaust gas temperature and $NH_3$ absorbance on SCR. SCR volume is also one of important design parameters. This study shows that $NO_X$ reduction efficiency increases with increase of SCR volume especially at high space velocity and low exhaust gas temperature conditions. Additionally, this paper shows the emissions of EURO-2 medium duty diesel engine can be improved to the level of EURO-5 with a DPF and urea-SCR system.
To design the practical core-shell electrocatalysts, combination of core and shell materials is important to meet catalytic activity and durability target. In general, Pd is considered as a good core material due to its best activity caused by strain/ligand effect. Preparing Pd nanoparticles can be a starting point in fabricating core-shell type electrocatalysts, much simplified Pd preparing process is suggested by using carbon monoxide (CO) as a reducing agent and/or capping agent. The solvent composition and reaction temperature can control to nanosheet, tetrahedron, and sphere without using additional stabilizer. Among them, Pd nanosheet which has mainly (111) plane showed about 3 times higher electrocatalytic activity for oxygen reduction reaction (ORR) to the spherical Pd nanoparticles. The enhanced ORR activity of Pd nanosheets can be attributed to the exposure of Pd (111) surface and the high electrochemical surface area. Therefore, we demonstrated that the shape of Pd nanomaterials is easily controlled via a facile reduction method using CO, and (111) plane-oriented Pd nanosheets can be a promising ORR catalysts and core material for polymer electrolyte fuel cells (PEFCs).
Urea-SCR 머플러 시스템 입구와 촉매 전단에 설치된 다공튜브는 우레아 수용액 분무의 균일분포, SCR 촉매 활용도 증대 및 암모니아 슬립을 방지하기 위해 사용되고 있다. 다공튜브의 오리피스 면적비 변화가 머플러 챔버 내부유동 특성에 끼치는 영향이 상용 소프트웨어를 이용하여 해석적으로 조사되었다. 다공튜브 오리피스 면적비 변화는 촉매 전단에 설치된 챔버 내부의 벌크 선회유동 형성과 촉매 전단 속도분포의 균일도 지수에 큰 영향을 끼침을 보였다. 해석결과를 검증하기 위해 엔진실험이 ESC 및 ETC 모드에서 수행되었다. 엔진 실험결과 다공튜브 길이방향으로 보다 많은 유량이 흐르는 모델이 가장 높은 NOx 저감 효율을 나타냈으며, 이것은 높은 균일도지수 및 강한 선회유동을 나타내는 해석 결과와 일치됨을 알 수 있었다.
주변 조건에서 N2를 환원하여 NH3를 생성하는 전기 촉매 질소 환원 반응(nitrogen reduction reaction, NRR)은 산업공정에서 에너지 소비를 감소시킬 수 있는 유망한 기술로 주목을 받고 있다. N2를 흡착하고 활성화할 수 있는 촉매 금속 표면 중 많이 사용되는 Ni(100) 표면의 여러 사이트(site)의 흡착 성능을 밀도 함수 이론 계산(density-functional theory)를 기반으로 비교하였다. 또한 안정적인 NRR반응의 경로를 유도하는 N2의 두 가지 흡착 구조를 조사하였고 end-on 구조는 top site에 흡착, distal pathway로 반응이 진행되고 side-on 구조는 bridge site에 흡착되며 enzymatic pathway로 반응이 진행되었다. 마지막으로 구조 별 가장 안정한 메커니즘의 깁스 자유에너지를 구하여 반응의 경향성을 알아봄으로써 NRR 반응의 금속 촉매 표면 흡착에 대한 연구에 도움이 될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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