• 공업화학
• /
• 제31권6호
• /
• pp.646-652
• /
• 2020

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.

• 공업화학
• /
• 제32권1호
• /
• pp.55-60
• /
• 2021

실내 환경 오염물질인 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds)인 초산에 대한 핏치계 활성탄소섬유의 흡착 성능을 향상시키기 위해 불소화를 진행하였다. 불소화에는 플라즈마 불소화와 직접 기상 불소화법을 사용하였으며, 두 가지 방식으로 불소화한 활성탄소섬유의 초산가스 흡착 성능을 고찰하였다. 불소가 도입된 활성탄소섬유의 표면 특성을 알아보기 위하여 X선 광전자 분광법(XPS)을 분석하였고 그 기공특성은 77K 질소 흡착법을 통하여 분석하였다. 초산가스의 흡착 성능은 가스 크로마토그래피를 통하여 측정하였으며, 플라즈마 불소화 된 활성탄소섬유의 파과시간이 790 min으로 650 min인 미처리 활성탄소섬유에 비해 파과시간이 지연되었음을 확인할 수 있으나, 직접 기상 불소화 표면처리한 활성탄소섬유의 파과시간은 390 min으로 오히려 흡착성능이 저해되었다. 이는 플라즈마 불소화 된 활성탄소섬유는 그 비표면적의 변화 없이, 표면에 도입된 불소 관능기가 초산가스(CH3COOH)와 정전기적 인력으로 흡착성능이 증가하였다. 반면, 직접 기상 불소화 된 활성탄소섬유는 그 비표면적이 55%까지 크게 감소하여 초산가스에 대한 물리적 흡착 효과가 현저히 감소하였다.

• 청정기술
• /
• 제27권1호
• /
• pp.85-92
• /
• 2021

태양에너지를 활용하여 전력을 생산하는 시스템인 Solar water battery는 광전기화학전지와 에너지저장시스템을 결합한 것으로 추가적인 외부 전압 없이 태양에너지의 전환과 저장을 동시에 할 수 있다. Solar water battery는 광전극, 저장전극 그리고 상대전극으로 구성되어 있고, 이들의 선택과 조합은 시스템의 성능과 효율에 있어 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 Solar water battery의 구성요소들을 변화시켜 시스템에 미치는 영향을 알고자 하였다. 상대전극이 방전 시 미치는 영향, 광전극과 저장전극의 전극 재료, 전해질의 종류에 따른 태양에너지 전환 효율과 저장 용량에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 이들의 최적화된 구성(TiO2 : NaFe-PB : Pt foil)에서 15시간동안의 광조사 후의 방전 용량이 72.393 mAh g-1으로 시스템 구성 조건에 따라 광전환/저장 효율이 크게 영향을 받음을 확인 할 수 있었다. 또한, 유기 오염물질을 광전극 반응조내 전해질에 첨가하여 광전하를 효율적으로 분리시킴으로써 광전류 증가시켰으며, 이로 인해 저장용량이 향상되고, 동시에 오염물질도 분해시킬 수 있음을 확인하였다. 이처럼 Solar water battery는 추가적인 외부 전압이 필요없는 새로운 친환경 태양에너지 전환/저장 시스템이며, 나아가 수처리에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제60권1호
• /
• pp.159-168
• /
• 2022

MoO₃ 비율을 10-50 중량비로 변화하여 제조한 Mo-Al 복합 산화물 상에서 소성 후 승온 질화반응을 통하여 얻은 Mo-Al 질화물 상에서 암모니아 분해반응에서의 촉매 활성을 검토하였다. 제조된 촉매의 물리·화학적 특성을 알아보기 위하여 N₂ 흡착분석, X-선 회절분석(XRD), X-선 광전자분석법(XPS), 수소 승온환원(H₂-TPR), 투과전자현미경(TEM) 분석을 수행하였다. 600 ℃에서 소성 후 Mo-Al 복합산화물은 γ-Al₂O₃와 Al₂(MoO₄)₃ 결정상을 나타냈으며 질화반응 후의 질화물은 비정형 형태를 보여주었다. 질화반응 후의 비표면적은 MoO₃의 위상전환반응에 의해 Mo 질화물 형성으로 인해 증가하였으며, Mo 질화물이 γ-Al₂O₃에 담지된 형태를 보여주었다. 암모니아 분해반응에서의 촉매 활성은 40 wt% MoO₃가 가장 좋은 활성을 보여주었고, 질화반응 시간이 증가함에 따라 활성이 증가하였으며 이에 따라 활성화에너지 감소 효과를 나타냈다.

• 공업화학
• /
• 제33권3호
• /
• pp.309-314
• /
• 2022

탄소점은 수 nm 크기의 탄소 기반 나노 입자로서 높은 생체 적합성, 우수한 발광 특성 등의 장점으로 인해 바이오 센서 및 바이오 이미징 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 하지만 청색광을 발광하는 대부분의 탄소점은 해당 파장의 빛이 생물학적 조직에 대해서 약한 침투성을 보여주기 때문에 생물 의학 분야에서 응용에 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 장파장 영역에서의 형광을 방출하는 탄소점 개발의 필요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 p-페닐렌다이아민에 염산을 첨가하여 산화 후 중합시킴으로써 장파장 빛을 발광하는 탄소점을 획득할 수 있었다. 이때 염산의 양에 따라 탄소점의 화학적 구조가 영향을 받음을 적외선 분광과 X-선 광전자 분광 분석을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 탄소점의 화학적 구조 변화는 이들의 흡광, 형광, 그리고 형광 수율에 영향을 끼쳤다. 이 연구는 장파장을 가지는 탄소점을 합성함에 있어서 영향을 주는 인자 (산)에 대한 이해를 높일 수 있었으며 이를 기반으로 바이오 센서 등의 다양한 생물의학 분야에 높은 응용 가능성을 가지는 효과적인 탄소점의 설계가 가능할 것으로 보인다.

• 공업화학
• /
• 제34권1호
• /
• pp.15-22
• /
• 2023

최근, 피셔-트롭시(Fischer-Tpropsch, F-T) 합성 생성물의 단환방향족(BTEX) 수율을 향상시켜 공정 경제성 및 효율을 높이기 위한 연구가 활발하다. 본 연구에서는, F-T 유래 탄화수소의 모델로서 에틸렌을 선정하고, HZSM-5 (HZ5)의 산특성, 메조기공율 및 결정화도 변화에 따른 에틸렌으로부터 방향족 합성 반응(ethylene-to-aromatics, ETA) 거동에 대하여 조사하였다. HZ5에 몰농도를 달리한 NH₄F 수용액을 함침 및 소성하여 불소 도입 HZ5를 제조하였으며, F/HZ5의 구조 및 화학적 특성은 BET, 고체 NMR, XPS, NH₃-TPD 및 피리딘-IR 분광법을 통하여 조사되었다. ETA 반응은 673 K, 0.1 MPa의 조건에서 실시되었으며, 0.17 M NH₄F 수용액 처리에 의한 불소화 HZ5는 산특성, 메조기공율 및 결정성 향상에 기인하여 에틸렌 전환율, BTEX 선택도 및 촉매 안정성이 향상되었다.

• 청정기술
• /
• 제28권3호
• /
• pp.210-217
• /
• 2022

붕소(Boron)은 희소자원으로 유리, 반도체 재료, 화약 등 다양한 용도로 사용되고 있는데, 우리나라의 경우 붕소를 전량 수입에 의존하고 있으며 전 세계 붕소 매장량과 현재 추세의 생산량을 고려하면 50년 이후 지상의 붕소는 고갈될 확률이 높다. 따라서 안정적 붕소의 공급을 위해 해수 내의 붕소를 회수할 수 있는 소재 및 공정의 개발이 요구된다. 이에 본 연구에서는 수용액 중 붕소를 회수하기 위한 소재로 전기방사 후 탄소화된 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN) 나노섬유를 도입하였다. 먼저 탄소섬유 표면의 붕소 흡착 기작을 이론적으로 구현하기 위해 범밀도함수이론(density functional method) 기반의 분자모델링 작업을 수행하였는데, 계산된 에너지도(energetics)에 따르면 붕소가 탄소섬유 표면에 흡착되는 화학반응이 가능한(viable) 것으로 판단되었다. 한편 전기방사로 제작된 PAN 나노섬유를 대기 중에서 안정화를 진행한 후 아르곤(Ar) 분위기에서 탄소화하였고 붕산 수용액에 담지시켰다. SEM과 Raman 분석을 통해 각각 전기방사와 탄소화가 잘 진행되었는지 확인하였고, XPS 분석을 통해 탄소섬유 표면에 질소가 잘 도핑되었는지 여부와 붕소의 흡착 여부를 확인하였다. 결과적으로 전기방사된 PAN으로부터 제작된 탄소섬유는 해수 내 붕소 회수에 사용될 수 있는 소재로 판단된다.

• 공업화학
• /
• 제33권4호
• /
• pp.386-393
• /
• 2022

본 연구에서는 실란 커플링제 옥틸트리메톡시실란(octyltrimethoxysilane, OTMS)을 사용하여 친수성 탄산칼슘(CaCO₃) 나노입자의 표면을 개질하였으며, OTMS에 의한 CaCO₃ 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, DSC, XRD XPS 및 TGA 분석을 통하여 확인하였다. 또한 부유 시험과 접촉각 측정을 통하여 OTMS 농도가 CaCO₃ 나노입자의 표면 소수성 변화에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. 부유 시험 결과에 따르면 1 wt% OTMS 농도 조건에서 측정한 active ratio 값이 97.0 ± 0.5%로서, OTMS가 CaCO₃ 나노입자 표면을 매우 효율적으로 소수화 개질하는 실란 커플링제임을 알 수 있었다. 또한 OTMS로 개질된 CaCO₃ 나노입자 1 wt%를 함유하는 수용액에 대한 기포 안정성 측정 결과, OTMS 농도가 1 wt%인 조건에서 가장 안정한 기포가 생성되며, 접촉각은 91.8 ± 0.7°임을 확인하였다. 또한 동일한 1 wt% OTMS 농도 조건에서 에멀젼 입자 크기가 가장 작은 안정한 상태의 에멀젼이 형성됨을 확인하였다. 이러한 결과들은 OTMS로 개질된 CaCO₃ 나노입자가 다양한 산업 응용 분야에서 기포 안정화제 및 에멀젼 유화제로서 적용이 가능함을 의미하는 것이다.

• 청정기술
• /
• 제16권2호
• /
• pp.132-139
• /
• 2010

서로 다른 몰비의 Cu-Mn 혼합산화물을 공침법으로 제조하여 $30^{\circ}C$에서 CO 산화반응을 수행하였다. 제조된 촉매는 CO 산화반응에서 반응 활성과 연관시키기 위하여 XRD, $N_2$ 흡착 및 탈착, XPS, $H_2-TPR$ 등의 특성분석을 수행하였다. 제조된 촉매의 질소흡착 등온곡선은 4형태로 7-20 nm크기의 세공이 존재하며, Mn의 함량이 증가함에 따라 BET 표면적은 17에서 $205m^2{\cdot}g^{-1}$ 으로 증가하였다. XPS 분석으로 Cu-Mn 혼합산화물 상의 Cu는 주성분이 2+의 산화상태임을 확인하였고, Mn은 +3과 +4의 산화 상태를 나타냈다. Cu-Mn 촉매의 함량 및 비율에 따른 최적 활성을 실험 조사한 결과, $30^{\circ}C$의 반응온도에서 Cu/(Cu+Mn)의 몰비가 0.5일 때 가장 좋은 활성을 나타냈으며, 이를 기준으로 화산형 형태의 반응 곡선을 나타냈다. 수분 존재하의 CO 산화반응은 활성점에 수분과 CO의 경쟁흡착으로 촉매의 활성을 감소시켰으며 최종적으로는 활성금속 성분과 하이드록실 그룹을 형성하였기 때문이다.

• 한국재료학회지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.15-20
• /
• 2023

'Tracers' are bullets that emit light at the backside so that the shooter can see the trajectory of their flight. These light-emitting bullets allow snipers to hit targets faster and more accurately. Conventional tracers are all combustion type which use the heat generated upon ignition. However, the conventional tracer has a fire risk at the impact site due to the residual flame and has a by-product that can contaminate the inside of the gun and lead to firearm failure. To resolve these problems, it is necessary to develop non-combustion-type tracers that can convert heat to luminance, so-called 'thermoluminescence (TL)'. Here, we highly improve the thermoluminescence properties of MgB₄O₇ through co-doping of Dy³⁺+Ce³⁺ and Dy³⁺+Na⁺. The presence of doping materials (Dy³⁺, Ce³⁺, Na⁺) was confirmed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). The as-synthesized co-doped MgB₄O₇ was irradiated with a specific radiation dose and heated to 500 ℃under dark conditions. Different thermoluminescence characteristics were exhibited depending on the type or amounts of doping elements, and the highest luminance of 370 cd/m² was obtained when Dy 10 % and Na 5 % were co-doped.