• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권3호
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• pp.715-720
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• 2014

A Cu(II) complex with an three nitrogens and one sulfur coordination environment was synthesized and characterized. Its redox potential was observed at 0.483 V vs. NHE, very similar to that of a Cu-containing fungal enzyme, galactose oxidase, which catalyzes the oxidation of alcohols to corresponding aldehydes with the concomitant reduction of molecular oxygen to water. The Cu(II) complex selectively oxidizes the benzylic alcohols using TEMPO/$O_2$ under mild reaction conditions to corresponding aldehydes without forming any over-oxidation product. Moreover, the catalyst can be recovered and reused multiple times for further oxidation reactions, thus minimizing the waste generation.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.598-602
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• 2018

석유정제공장에서 사용된 폐촉매의 특성을 조사하여 바나듐 레독스 흐름전지용 소재인 전해액의 제조에 대하여 연구하였다. 석유정제공정에서 사용된 폐촉매의 총공극 부피, 비표면적 및 평균 기공크기는 BET법과 BJH법으로 계산하여 각각 3.96cc/g, 13.81m2/g, 1.15A 구하여 폐촉매에서 바나듐을 회수하여 전해액으로 제조 할 수 있음을 확인하였다. 폐촉매를 TG-DTA분석결과, $25^{\circ}C$부터 $700^{\circ}C$ 범위에서 중량손실이 약 23wt%였다. 폐촉매의 성분을 ICP 장비를 분석하여 황, 바나듐, 니켈, 알루미늄, 망간 철 구리 등의 원소를 확인하였다. 또한 TEM 장비로 측정한 결과 바나듐 외 다른 원소들이 결정성 클러스터가 밝은 점으로 명백하게 드러남을 알 수 있었다. 액액 추출법을 사용하여 폐촉매로 부터 바나듐을 99.25%로 분리하여 추출한 바나듐용액의 전기화학적 특성분석을 위해 CV(cyclic votammetry)측정한 결과, 산화/환원피크가 나타남으로서 전해질 용액으로서의 가능성을 보여주고 있다. 또한 폐촉매로 부터 추출된 바나듐 용액의 순도를 더욱 높여 전해질 용액을 제조하면 기존 상용화된 전해질 성능과 같은 것을 제조 할 것으로 사료된다.

• 대한화학회지
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• 제33권3호
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• pp.309-314
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• 1989

산 용액내에서 cis-$[Co(en)_2(N_3)_2]^+$와 Fe(II)간의 산화-환원 반응속도를 UV/vis-분광광도계로 측정하였다. 여기서 촉매 $H^+$가 관여한 반응속도상수와 각 반응물의 반응차수 그리고 활성화파라메타를 구하여 이들 자료를 바탕으로 타당한 반응메카니즘을 제안하였다. 본 연구의 실험결과를 보면, Co(III)와 Fe(II) 그리고 $H^+$에 대해서 각각 1차로 총괄반응이 3차 반응이다. 이때 반응속도상수 $K_H^+$는 $3.27{\times}10^{-2}l^2{\cdot}mol^{-2}{\cdot}sec^{-1}$이였다. 그리고 활성화에너지 $E_a$는 14.8Kcal/mol, 활성화엔탈피 ${\Delta}H^{\neq}$는 14.2Kcal/mol, 활성화엔트로피 ${\Delta}S^{\neq}$는 -16.7e.u.였다. 이러한 실험적 사실을 바탕으로, 본 반응계에서 $H^+$가 촉매로 작용하여 내부권(inner-sphere) 메카니즘으로 산화-환원반응이 진행되는 타당한 반응메카니즘을 제안하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권4호
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• pp.402-408
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• 2005

Fenton 산화공정을 매립지 침출수에 적용하여 최적의 촉매를 선정하고 최적의 반응조건을 도출하기 위해 Lab scale로 상온에서 실험하였다 본 실험의 연구 결과, 다음의 결과를 얻을 수 있었다. 1) TOC의 제거효율로 최적 pH를 살펴본 결과 $Fe^{2+}$는 pH 3.0, $Fe^{3+}$는 pH 4.5, $Fe^0$는 pH 4.0으로 각각 관찰되었다. 2) 각 촉매별 최적 주입량을 결정하고 반응특성을 살펴보기 위하여 TOC, $COD_{Cr}$, $UV_{254}$를 변수로 보았고, 2가철의 경우 $H_2O_2$ : $Fe^{2+}\;=\;1,200\;mg/L$ : 1,200\;mg/L로 결정되었다 또한 3가철의 경우 $H_2O_2$ : $Fe^{3+}\;=\;1,200\;mg/L$ : 1,200 mg/L, 0가철의 경우 $H_2O_2$ : $Fe^0\;=\;900\;mg/L$ : 1,200 mg/L로 각각 결정되었다. 3) 최적조건에서 3가철($Fe^{3+}$)이 TOC와 $COD_{Cr}$에서 가장 높은 제거효율을 나타냈지만 0가철($Fe^0$)과 큰 제거율 차이를 나타내지 않았다. 이에 따라 경제적인 측면을 고려할 때 0가철($Fe^0$)이 동일한 철염주입량에서 가장 적은 과산화수소 주입량이 필요하므로 상대적으로 우수한 것으로 나타났다. 4) 실험에 적용된 최적 pH를 검증하기 위해 처리수를 pH 중화제(NaOH)로 적정했을 때 각 촉매별로 실험에 사용된 pH가 최적조건임을 확인할 수 있었다. 5) 촉매별로 시간에 따른 redox potential을 사용하여 모든 촉매에 대해 산화반응의 정도 및 반응이 일어나고 있는 계의 산화환원력을 간접적으로 측정할 수 있었다. 이에 따라 실제 Fenton 공정을 적용할 때 "on-line monitoring"의 기초 자료로써 산화환원전위를 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제31권3호
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• pp.299-304
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• 2020

나노입자는 많은 화학합성에서 중요한 촉매역할을 한다. 촉매로 이용되는 나노입자를 합성할 때 colloidal synthesis를 많이 활용하고 있다. Colloidal synthesis를 이용해 나노입자를 합성할 경우 환원제, capping agent, shape directing agent 등이 촉매에 surface poisoning을 일으켜 촉매의 특성이 낮아질 수 있으며 합성 및 분리 과정 중 유해폐기물의 발생한다. Colloidal synthesis에서 사용되는 첨가제들의 양을 줄여 합성할 수 있는 새로운 나노입자를 합성법을 개발하여 은나노입자를 합성하였다. 결정화 기술을 이용하여 환원제, capping agent의 양을 줄일 수 있고 더욱이 합성된 나노입자 표면의 흡착되는 물질의 양을 줄여 surface poisoning을 낮출 수 있었다. 환원제로는 단당류와 이당류를 이용하여 surface poisoning이 거의 없는 은 나노입자는 resazurin의 산화환원 반응의 촉매로 이용할 수 있어 은 나노입자를 이용한 촉매 반응의 메커니즘을 분석하였다.

• 공업화학
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• 제5권4호
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• pp.580-587
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• 1994

고정층 상압 유통식 반응기에서 메탄의 전화율 10% 미만의 범위에서 $Na^+(50wt%)/MgO$ 촉매를 사용하여 반응온도 710, 730, 750, 770, $790^{\circ}C$에서 메탄과 산소의 분압을 변화시켜 가면서 메탄의 oxidative coupling반응을 수행하여 이산화탄소와 에탄의 생성속도를 구하고 curve fitting으로 속도식을 증명하였다. Langmuir-Hinshelwood, Rideal-Redox, Eley-Rideal형 반응 메카니즘 중에서 Langmuir-Hinshelwood형 반응 메카니즘이 실험 결과와 가장 잘 일치하였으며, $CH_3{\cdot}$의 생성에 관여하는 산소종은 촉매 표면의 $O_2{^-}$ 또는 $O_2{^{2-}}$으로 제시할 수 있었고, 이때의 활성화 에너지는 약 39.3kcal/mol이었다. 또한, curve fitting결과 $CO_x$을 생성하는 산소의 화학 양론계수 x는 약 1.5이었으며, 이로부터 $CH_3{\cdot}$의 일부가 표면산소에 의해서 산화반응을 거쳐 $CH_3O_2{\cdot}*$ 형성을 추측할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권2호
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• pp.193-199
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• 2006

${\gamma}-Al_2O_3$에 담지한 Cu-Mn 산화물 촉매에서 톨루엔 완전산화 반응을 $160{\sim}280^{\circ}C$의 온도 범위에서 고정층 반응기로 조사하였다. BET, SEM, TPR, TPO, XPS 및 XRD를 이용하여 촉매 특성분석을 하였다. 톨루엔의 완전산화 반응은 $280^{\circ}C$ 이하에서 이루어졌으며, 적절한 Cu-Mn 담지량은 15.0 wt％Cu-10.0 wt％Mn인 것으로 나타났다. TPR/TPO 및 XPS 분석 결과, 15 Cu-10 Mn 촉매의 산화환원 봉우리가 낮은 온도로 이동하였으며 결합에너지가 높은 값으로 이동하였다. XRD 결과, 고분산된 Mn 산화물과 CuO 보다 $Cu_{1.5}Mn_{1.5}O_4$의 촉매활성 인자로서의 역할이 더욱 우수한 것으로 추측되며, 촉매의 활성은 촉매의 산화환원 능력과 촉매의 높은 산화 상태에 기인하는 것으로 사료된다.

• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.64-70
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• 2022

본 연구에서는 NH₃-SCR에서 VWTi촉매의 저온 탈질효율 증진을 위해 Sb을 첨가하여 실험을 수행하였으며 Sb 첨가에 있어 다양한 소성온도(400~700 ℃)에서 제조하였다. NH₃-SCR 실험 결과 Sb 소성온도 500~600 ℃에 해당하는 VWSbTi(500)와 VWSbTi(600) 촉매가 300 ℃ 이하의 저온에서 가장 우수한 탈질성능을 나타냈으며, 소성온도에 따른 물리화학적 특성을 확인하고자 BET, XRD, Raman, XPS, H₂-TPR, NH₃-TPD 분석을 수행하였다. VWSbTi(500)와 VWSbTi(600)의 경우 W=O종의 생성에 따라 암모니아 산점이 증가하였으며 텅스텐의 전자밀도 증가에 따른 우수한 redox 특성으로 저온에서 우수한 활성을 나타내었다. 또한 VWSbTi(700)의 경우 V₂O₅ 결정구조가 형성되어 활성이 저하됨에 따라 Sb 첨가과정에 있어 최적의 소성온도를 확인하였다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.212-217
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• 2014

재생공정에서 황화 된 탈황흡수제의 재생을 위하여 산소는 산화제로 사용되었다. 재생공정에서 미량의 미 반응 산소는 직접 황 회수 공정으로 유입된다. 그러나, $SO_2$ 환원을 위한 반응성은 미 반응 산소의 다양한 이유에 의해서 저하된다. $SO_2$ 환원을 위한 반응성 실험을 위해 Sn-Zr계 촉매가 사용되었으며, $SO_2$와 $O_2$는 각각 5.0 vol%와 4.0 vol%로 고정하였고 $300-450^{\circ}C$와 1-20 atm에서 수행되었다. 본 연구에서는 고온건식 탈황공정의 직접 황 회수공정에 유입되는 미 반응산소에 의한 촉매반응성 저하에 미치는 영향을 조사하였다. $SO_2$ 환원으로 생성된 원소 황은 미 반응산소에 의해서 재산화되고, redox반응기구에서 Sn-Zr계 촉매의 빈 격자 산소자리가 미 반응산소에 의해서 재산화되므로 $SO_2$ 전화율은 감소되는 것으로 판단된다. 한편 환원제로써 공급된 CO는 미 반응산소에 의해서 산화되어 연소열에 의해 촉매 충전 층 온도가 상승되기도 한다. 결과적으로 충전 층의 빠른 온도상승은 활성 물질을 소결시켜 촉매의 비활성화를 초래하게 된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권3호
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• pp.249-256
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• 2006

함침법과 침적침전법으로 Cu-Mn 산화물 촉매를 제조하여 톨루엔 촉매 분해 반응을 조사하였다. 구리와 망간이 혼합됨으로 촉매활성을 증진 시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 같은 화학적 조성으로 제조된 함침법보다 침적침전법에 의해 제조된 Cu-Mn 산화물 촉매에서 톨루엔 분해 반응 활성이 더 높았다. 침적침전법에 의해 제조된 촉매는 10일간의 장기 분석과 수분 첨가에 의한 톨루엔 분해 효율에 변화가 없었다. 촉매 특성 분석 결과에 기초하여 보면, 침적침전법은 촉매의 표면에 균일한 분산과 작은 크기의 입자를 제공하며 환원 능력을 증진시키는 것으로 판단된다. 따라서 침적침전법은 촉매의 성능을 향상 시키고 촉매의 안정성을 중진 시키는 것으로 생각 된다. 또한 Cu-Mn 산화물 촉매에서 톨루엔 분해 반응은 산화환원 반응에 의존하며 $Cu_{1.5}Mn_{1.5}O_4$ 스피넬 구조가 주요한 촉매 활성점으로 작용하는 것으로 추측된다.