• 제목/요약/키워드: templating

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유기 템플레이팅 실리카 막을 이용한 이성분 수소 혼합기체 분리 메커니즘 (Hydrogen Separation of binary gas mixture Using Templating Silica Membrane)

  • 배지한;한윤진;이창하
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.522-525
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    • 2008
  • 최근 세라믹 막은 우수한 화학적, 열적 안정성으로 기체 분리 공정에 각광을 받아 왔다. 특히 혼합기체에서 고 순도의 수소를 분리해 내는 기술은 연료전지 공정에서 화학 에너지를 전기화학 에너지로 전환시키는데 중요한 역할을 차지한다. 본 연구에서는MTES 템플레이팅 막을 이용하여 이 막 공정의 흡착 및 투과 특성을 규명하고, 이성분 혼합기체에서 고 순도의 수소를 추출해 낼 수 있는 최적 조건을 도출해 내었다. 또한, 기체 분리 거동을 살펴보기 위해 Gproms Dynamic Simulator를 이용하였으며, 이때 기체상의 물질전달을 모사하기 위해 Dust Gas Model(DGM)을, 표면 확산 거동을 모사하기 위해 Generalized Stefan-Maxwell(GSM)식을 적용하였다. 이를 통해 평형론적 흡착 뿐 아니라 속도론적 흡착을 동시에 적용할 수 있게 하였다. MTES 템플레이팅 막의 흡착 및 분리능을 규명하기 위해 본 연구에서는 혼합기체의 투과, 분리 실험이 선행되었다. 실험 조건은 온도범위 323$\sim$473 K, 압력범위 0$\sim$7 atm에서 수행되었으며, 혼합기체는2성분으로 수소-메탄, 수소-이산화탄소, 수소-질소로 기체의 구성비는 각각 50:50 이다. 본 연구를 통해 각 혼합 기체들이 정상상태에 도달하는 시간과 분리능을 계산해 내었으며, 이 분리능을 다시 온도와 압력에 따른 결과로 분석하여 어느 조건에서의 수소 분리도가 최고치를 보이는지를 규명했으며, 시뮬레이션과 비교,대조하여 예측도를 검사하였다.

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MTES(methyltriethoxysilane)템플레이팅 실리카막을 이용한 수소 혼합기체 분리 (Hydrogen Separation of Membrane Using MTES Templating Silica Membrane)

  • 배지한;김경민;정종태;이창하
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.105-108
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    • 2007
  • 최근 세라믹 막은 우수한 화학적, 열적 안정성으로 기체 분리 공정에 각광을 받아왔다. 특히 혼합기체에서 고 순도의 수소를 분리해 내는 기술은 연료전지 공정에서 화학 에너지를 적기화학 에너지로 전환시키는데 중요한 역할을 차지한다. 본 연구에서는 MTES 템플레이팅 막을 이용하여 이 막 공정의 흡착 및 투과 특성을 규명하고, 이성분 혼합기체에서 고 순도의 수소를 추출해 낼 수 있는 최적 조건을 도출해 내었다. 또한, 기체 분리 거동을 살펴보기 위해 Gproms Simulator를 이용하였으며, 이때 기체상의 물질전달을 모사하기 위해 Dust Gas Model(DGM)을, 표면 확산 거동을 모사하기 위해 Generalized Stefan-Maxwell(GSM)식을 적용하였다. 이를 통해 평형론적 흡착 뿐 아니라 속도론적 흡착을 동시에 적용할 수 있게 하였다. MTES 템플레이팅 막의 흡착 및 분리능을 규명하기 위해 본 연구에서는 혼합기체의 투과, 분리 실험이 선행되었다. 실험 조건은 온도범위 $30{\sim}50$ $^{\circ}C$, 압력범위 $0{\sim}5$ atm에서 수행되었으며, 혼합기체는 2성분으로 수소 메탄, 수소-이산화탄소, 수소-질소로 기체의 구성비는 각각 50:50 이다. 본 연구를 통해 각 혼합 기체들이 정상상태에 도달하는 시간과 분리능을 계산해 내었으며, 이 분리능을 다시 온도와 압력에 따른 결과로 분석하여 어느 조건에서의 수소 분리도가 최고치를 보이는지를 규명했으며, 시뮬레이션과 비교, 대조하여 예측도를 검사하였다.

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센서 응용을 위한 다공성 골드의 제조 (Preparation of Porous Gold for Sensor Applications)

  • 김영훈;김휘로;고재욱
    • 한국가스학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.32-37
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    • 2008
  • U-safety system 구축을 위한 휴대 및 설치가 편리한 액상/기상 센서가 요구되고 있다. 나노다공성 알루미나를 구조유도체로 사용한 다공성 골드(Au)를 제조하여 센서의 전극 및 센서기질로 사용하였다. 제조한 다공성 골드는 평균 $200{\sim}300\;nm$의 윈도우 기공을 갖고, $4.8\;m^2/g$의 비표면적을 갖는 100% 순수한 골드로 구성되어 있다. 다공성 골드는 우수한 전기전도성, 불순물의 탈 부착에 따른 저항 변화 측정의 간편성, 좋은 재현성을 가져 액상/기상 센서의 기질로 사용하기에 적합하다. 본 연구에서는 검증실험으로 실시간 수은 검출실험을 실시하여, 센서로서의 활용 가능성을 확인하였다.

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에어로졸공정에 의한 다공성 TiO2분말의 제조 및 공극특성 (Fabrication and Characterization of Porous TiO2 Powder by Aerosol Process)

  • 장한권;장희동;박진호;조국;길대섭
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권3호
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    • pp.479-485
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    • 2008
  • Aerosol templating 법을 이용하여 두 종류의 출발물질 용액($TiO_2$ 나노분말/PS 콜로이드 혼합용액 및 TTIP/PS 혼합용액)으로부터 mesopore 및 macropore를 동시에 가지는 다공성 $TiO_2$ 나노구조체 분말을 제조하였다. $TiO_2$에 대한 PS 분말의 혼합비 및 반응기 온도가 다공성 나노구조체 분말의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. $TiO_2$ 나노분말을 출발 물질로 사용한 경우, $PS/TiO_2$ 무게 혼합비를 0.79에서 1.31로 증가시킴에 따라 macropore의 증가가 SEM을 통하여 관찰되었으며 비표면적과 mesopore volume은 각각 $31.6m^2/g$에서 $39.1m^2/g$으로, $0.068cm^3/g$에서 $0.89cm^3/g$으로 증가하였다. TTIP 전구체를 사용한 경우, 동일조건에서 제조한 분말의 비표면적 및 mesopore volume이 각각 67% 및 75% 감소하였다.

전기화학적 증착법에 의한 직접 메탄올 연료전지(DMFC)용 메조포러스 백금-금 합금전극제조 (Synthesis of Mesoporous Pt-Au Alloy Electrode by Electrodeposition Method for Direct Methanol Fuel Cell)

  • 박은경;안재훈;김영수;김경화;백성현
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권4호
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    • pp.727-731
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    • 2008
  • 계면활성제(P123)를 주형물질로 사용하여 메조포러스 구조의 Pt-Au 합금박막을 전기화학적 증착법에 의해 ITO가 코팅된 유리 위에 합성하였다. 전해질은 각각 10 mM의 $H_2PtCl_6$$HAuCl_4$의 혼합용액에 일정량의 계면활성제를 첨가하여 사용하였다. TEM(Transmission Electron Microscopy) 분석을 통하여 기공구조를 확인하였고, SEM(Scanning Electron Microscopy) 분석을 통하여 합성된 박막의 표면입자의 형태를 확인하였다. 합성된 메조포러스 구조의 Pt-Au 합금박막의 입자 함량비는 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석으로 조사하였다. 메탄올 산화에 대한 전기화학적 촉매활성과 박막의 안정성을 평가한 결과 메조포러스 구조일 때, 넓은 표면적으로 인해 산화전류밀도가 월등히 증가함을 알 수 있었으며, 순수한 Pt박막과 비교하였을 때 소량의 Au입자의 첨가로 촉매적 안정성이 향상됨을 확인하였다.

Porous Ceramic Fibers: Materials and Applications

  • 김일두
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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    • pp.4-4
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    • 2011
  • Extensive research efforts are directed toward the development of highly sensitive gas sensors using novel nanostructured materials. Among the different strategies for producing sensor devices based on nanosized building blocks, polymeric fiber templating approach which is combined by chemical and physical synthesis routes was attracted much attention. This unique morphology increases the surface area and reduces the interfacial area between film and substrate. Consequently, the surface activity is markedly enhanced while deleterious interfacial effects between film and substrate are significantly reduced. Both effects are highly advantageous for gas sensing applications. In this presentation, facile synthesis of hollow and porous metal oxide nanostructures and their applications in chemical sensors will be discussed.

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Facile Approach to Magnetic Carbon Nanoparticles using an Iron-Doped Polymer Precursor

  • Yoon, Hyeon-Seok;Jang, Jyong-Sik
    • 한국고분자학회:학술대회논문집
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    • 한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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    • pp.283-283
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    • 2006
  • Multigram-scale product exclusively containing magnetic carbon nanoparticles (MNCPs) with uniform size was successfully fabricated without a specific separation process. The iron-doped PPy nanoparticles were synthesized by micelle templating and used as the carbon precursor in order to generate MCNPs. The magnetic carbon nanoparticles possessed a microporous structure and exhibited ferromagnetic properties at room temperature. This approach may be an effective alternative to generate magnetic carbon nanoparticles against the conventional arc-discharge technique.

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Tailoring of the Porosity in Sol-Gel Derived Silica Thin Layers

  • M. Klotz;A. Ayral;C. Guizard;L. Cot
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제20권8호
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    • pp.879-884
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    • 1999
  • The sol-gel process enables the preparation of ceramic thin films ranging in characteristics from dense to highly porous layers. Based on the example of silica layers, this paper focuses on the importance of the choice of the various synthesis parameters to tailor the porosity of the final material and new opportunities associated to the templating effect. The problems related to the characterization of the porosity in the case of thin films are also considered.