• 제목/요약/키워드: $Co/TiO_{2}$

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금속산화물 담지촉매상에서 연속 습식 TCE 분해반응 (Continuous Wet Oxidation of TCE over Supported Metal Oxide Catalysts)

  • 김문현;추광호
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제43권2호
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    • pp.206-214
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    • 2005
  • $TiO_2$에 담지된 불균일 촉매상에서 ppm 수준으로 존재하는 수중 유기오염물질들을 제거하기 위한 모델반응으로 액상 trichloroethylene(TCE) 분해반응을 선정하였으며, 여러 반응변수의 동시제어가 가능하도록 디자인된 연속 흐름식 고정층 반응기 내에서 incipient wetness 기법으로 제조된 여러 전이금속 산화물 촉매들의 TCE 분해활성을 조사하였다. 선택된 반응조건에서 모델반응의 내부확산저항은 없었으며, $36^{\circ}C$의 반응온도에서 촉매표면에 흡착에 의한 액상 TCE 제거된 정도는 무시할 만하였고 촉매반응에 의해서만 제거될 수 있었다. TCE 제거반응에 대한 촉매들의 활성 및 반응시간에 따른 분해효율의 의존성은 사용된 금속 산화물 및 담지체의 종류에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 5 wt.% $CoO_x$/$TiO_2$ 촉매는 본 대상반응에 대하여 가장 우수한 활성을 갖는 것으로 나타났으며, 반응시간의 경과 정도에 따라 TCE 분해효율이 점진적으로 증가하여 안정되는 전이구간의 존재를 확인할 수 있었다. 이와 같은 촉매활성의 반응시간 의존성은 반응 초기와 일정시간 경과 후의 $TiO_2$ 표면에 존재하는 $CoO_x$의 표면구조가 상이할 뿐만 아니라 반응시간 경과와 함께 활성이 더욱 높은 Co species의 표면노출을 암시하고 있다. $NiO_x$, $CrO_x$와 같은 금속 산화물 촉매들의 반응활성은 매우 낮은 수준이었다. $TiO_2$와 MFI를 담지체로 하여 각각 incipient wetness법과 이온교환법으로 제조된 $CuO_x/TiO_2$, Cu-MFI, $FeO_x/TiO_2$ 및 Fe-MFI의 TCE 제거효율을 반응시간의 함수로 살펴본 결과, Cu 촉매들에서 관찰되는 반응시간-분해효율 거동과는 다른 현상이 $FeO_x/TiO_2$와 Fe-MFI 촉매상에서 관찰되었다. $36^{\circ}C$의 반응온도에서 전반응시간 동안에 5 wt.% $FeO_x/TiO_2$ 촉매상에서 TCE 제거반응은 일어나지 않았으나, 1.2 wt.% Fe-MFI의 경우 반응 초기에 높은 제거율을 일정시간 동안 유지하다가 서서히 감소하는 비활성화 현상이 발생하였다. 이는 동일한 활성성분이 사용된다 할지라도 그 제조방법에 따라 촉매활성이 달라질 수 있음을 보여주고 있으며, 액상반응 중에 일어나는 활성성분의 redox cycle이 중요한 역할을 할 수 있음을 암시하고 있다. 가장 우수한 $CoO_x/TiO_2$ 촉매의 TCE 분해활성에 미치는 $CoO_x$ 담지량, 반응온도 등의 영향을 조사한 결과, 최적의 $CoO_x$ 담지량이 존재하였고 반응온도가 높을수록 TCE 제거효율은 높게 나타났다. 반응 중에 $CoO_x$ leaching에 의한 $CoO_x$의 손실이 확인되었으나 TCE 전환율에 영향을 미칠 정도는 아닌 것으로 판단되었다.

$TiO_2-Co_3O_4$ 습도센서의 제조 및 감습 특성 (Fabrication and Humidity Sensing Characteristics of $TiO_2-Co_3O_4$ Humidity Sensors)

  • 이정호;정재업;이성필
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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    • pp.464-467
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    • 2002
  • $TiO_{2}-Co_{3}O_{4}$ humidity sensors were fabricated by conventional ceramic process and their humid sensing characteristics were investigated. The sample which was added 10wt% $Co_{3}O_{4}$ and heat-treated $1200^{\circ}C$ showed the highest sensitivity to humidity changes and improved a linearity. As $Co_{3}O_{4}$ content was increasing, the sensor consists a uniform pore distribution and grain in the surface. This was analyzed by SEM photographs.

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씨앗발아 및 발아지수에 근거한 나노입자 독성평가 (Toxicity Assessment of Nanopariticles Based on Seed Germination and Germination Index)

  • 구본우;공인철
    • 대한환경공학회지
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    • 제36권6호
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    • pp.396-401
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    • 2014
  • 나노물질은 다양한 분야에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 Lactuca(상추)와 Raphanus(알타리무) 씨앗의 발아와 발아지수에 금속산화물 나노입자(CuO, NiO, $Fe_2O_3$, $Co_3O_4$, $TiO_2$, ZnO)가 미치는 영향을 조사하였다. 용액상 노출에서 CuO가 가장 큰 영향을 나타내었으며, 발아와 발아지수의 $EC_{50}$는 각 0.46 mg/L와 0.37%로 조사되었다. 씨앗 이용 식물독성 측정에서 상추가 알타리무보다 나노입자 노출에 대해 더욱 민감한 반응을 나타내었다. 일반적으로 나노입자의 씨앗발아와 발아지수에 근거한 영향은 다음의 순서로 조사되었다: CuO > ZnO >NiO > $TiO_2$, $Fe_2O_3$, $Co_3O_4$. 특히 $TiO_2$, $Fe_2O_3$$Co_3O_4$는 최대 노출 농도 1,000 mg/L 농도에서도 뚜렷한 영향을 나타내지 않았다.

Mn-Ce계/TiO2 촉매에 의한 아세트산의 습식산화 반응특성 (Catalytic Wet Air Oxidation by TiO2 Supported Mn-Ce Based Catalysts)

  • 박기선;박종원;김영주;윤왕래;박종수;이영우;강용
    • 대한환경공학회지
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    • 제22권12호
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    • pp.2263-2273
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    • 2000
  • 희분식 고온/고압 미분반응기를 이용하여 습식산화 반응시 대표적 난분해성 중간 산화물질로 알려진 아세트산을 산화반응 기질로 하여 여러 가지 담체 및 촉매의 조합에 대한 산화반응성을 실험하였다. 사용된 담체는 다공성 실리카($SiO_2$), 티타니아($TiO_2$), 지르코니아($ZrO_2$), $ZrSiO_4$, $ZrO_2(10wt%)/TiO_2$ 등이었으며 촉매활성성분온 크게 Ru, Mn, Ce의 세 가지로서 단독 혹은 조합사용(2성분계 및 3성분계)시의 산화활성에 대하여 조사하였다. 이를 통하여 일차척인 활성이 우수한 것으로 나타난 $Mn(2.8)-Ce(7.2wt%)/TiO_2$ 혹은 $Ru(0.5)-Mn(2.7)-Ce(6.8wt%)/TiO_2$ 기준촉매의 활성증진을 위하여 p-type 반도체 물질(CoO, SnO 및 $Ag_2O$)를 첨가제로 소량 사용함으로써 이에 따른 습식산화 반응 상대 활성실험을 수행하였다. 우선, $Mn-Ce/TiO_2$ 기준촉매에 있어서, p-type 반도체 물질(CO, Sn Ag)을 첨가한 경우, 모두 활성증진효과를 보이며 크기 정도는 Co> Ag >Sn순이었다. 특히, $Mn(2.7)-Ce(6.8)-Co(0.5wt%) /TiO_2$에 있어서는 약 2.6배의 높은 활성상승이 나타났다. 이의 가시적인 주원인은 표면적 증가 및 시너지 효과에 기인하는 것으로 판단되었다. $Ru-Mn-Ce/TiO_2$ 기준 촉매에 있어서는 $Ru(O.5)-Mn(2.4)-Ce(6.1)-Co(1.0wt%)/TiO_2$에서만 활성증진효과를 보였으며 그 이외의 다른 경우에 있어서는 표면적 및 활성감소가 일어났다.

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TiO2 광촉매를 이용한 CO제거 공정특성 (Characteristics of CO Removal Process Using TiO2 Photocatalyst)

  • 김진길;이상문;홍성창;이의동;강용
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제51권1호
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    • pp.116-120
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    • 2013
  • 관상의 광촉매 반응기에서 Pt가 담지된 $TiO_2$ 광촉매를 사용한 CO 전환 반응에 의해 CO를 제거하는 광촉매 공정에 대해 고찰하였다. $TiO_2$ 촉매에 Pt를 담지하는 방법, CO를 포함한 기체흐름속도, 기체흐름에 포함된 CO의 농도 그리고 기체의 수분함량이 CO를 $CO_2$로 전환하는 반응의 전환율에 미치는 영향을 검토하였다. Pt/$TiO_2$ 광촉매가 관의 내부에 코팅된 관상광촉매 반응기에서 진행된 실험결과 기체의 흐름속도 범위가 0.01~0.25 m/s, CO의 농도가 20~100 ppm 그리고 기체의 상대습도가 20~40%의 범위에서 CO는 UV의 조사 조건에서 거의 100% 정도 제거될 수 있었다. 기체흐름에 포함된 CO의 전환율은 기체의 흐름속도가 증가할수록 그리고 포함된 CO의 농도가 증가할수록 점점 감소하였다. 기체 흐름에 포함된 수분은 OH 라디칼을 형성함으로써 CO의 제거를 촉진할 수 있었다.

공침법에 의한 $Ba_2Ti_9O_{20}$ 합성과 $ZrO_2$ 첨가효과에 관한 연구 (A Study on Synthesis of $Ba_2Ti_9O_{20}$ by Coprecipitation Process and the Effect of $ZrO_2$ Addition)

  • 이병하;이경희;이헌식;전성용
    • 한국세라믹학회지
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    • 제30권12호
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    • pp.1023-1028
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    • 1993
  • To obtain a single phase of Ba2Ti9O20 at lower temperature than previious other researches. We investigated the effect of Zr substitution for predetermined portions of Ti in Ba2Ti9O20. In this study, the four compounds(x=0, 0.028, 0.048, 0.068) of Ba2(Ti1-xZrx)9O20 were prepared by coprecipitation reaction of BaCl2, TiCl4 and ZrOCl2 with (NH4)2CO3 and NH4OH as the coprecipitating agents and pH regulators, in queous solution. Owing to 4.8 mol% addition, the single phase of Ba2Ti9O20 showing high Q was obtained at 115$0^{\circ}C$ which is lower by 25$0^{\circ}C$ than the temperature in case of mechanical mixtures of BaCO3 and TiO2.

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동시스퍼터법에 의한 Ta 도핑된 $TiO_2$ 박박 합성과 광전극 특성 (Preparation of Ta-doped $TiO_2$ thin rums by co-sputtering and their photo-electrode properties)

  • 윤종원
    • 한국결정성장학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.165-168
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    • 2008
  • 동시스퍼터법을 이용하여 Ta이 도핑된 $TiO_2$ 박막을 석영 및 ITO 기판위에 제작하였다. Ta의 도핑량은 동시스퍼터법에 의하여 조절되는 Ta 금속선 길이에 의하여 제어 되었다. Ta이 도핑된 $TiO_2$ 박막은 rutile상에서 anatase상으로 구조변화를 유발 시키며 고용체를 형성했다. Ta의 도핑량이 증가함에 따라 rutile상 보다는 anatase상이 많은 것으로 나타났다. XPS 분석에 따르면 도핑된 Ta은 금속이 아닌 $Ta_2O_5$의 산화물을 형성하는 것으로 나타났다. Ta이 도핑된 $TiO_2$ 전극에서는 자외선(UV) 영역을 포함하여 가시광(VIS) 영역의 빛의 조사에 광전류응답 특성을 발현하였다. 가시광선 영역에서 발현된 광전류 응답 특성은 Ta 도핑에 의하여 $TiO_2$ 밴드갭내에 불순물 준위의 형성에 기인한 것으로 사료된다.

Crystalline Phases and Dielectric Properties of Crystallized Glasses in the System (Ca, Sr, Ba) O-Al2O3-B2O3-SiO2-TiO2

  • Tuzuku, Koichiro;Kishi, Hiroshi;Taruta, Seiichi;Takusagawa, Nobuo
    • The Korean Journal of Ceramics
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    • 제5권2호
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    • pp.189-194
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    • 1999
  • Crystallization of glasses in the system (Ca, Sr, Ba)$O-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2-TiO_2$ and dielectric properties of crystallized glasses were investigated. As increasing B2O3 content and decreasing SiO2 content in the glass, the major crystalline phase changed from $(Sr, Ba)_2TiSi_2O_8$ to (Ca, Sr, Ba)TiO3, the dielectric constant of crystallized glasses increased and the Temperature Coefficient of Capacitance (TCC) changed to negative. The dielectric constant and TCC was estimated for (Sr, Ba)2TiSi2O8 phase as 18 and -440 $ppm/^{\circ}C$, respectively and for (Ca, Sr, Ba)TiO3 phase as 307 and -1900 $ppm/^{\circ}C$, respectively. The dielectric properties of (Ca, Sr, Ba)TiO3 phase (in this study) were similar to those of (Ca, Ba) TiO_3 solid-solution^12)$, but $(Sr, Ba)_2TiSi_2O_8$ phase (in this study) and $Sr_2TiSi_2O_\;8^4$ showed the different properties.

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Ti0.96Co0.02Fe0.02O2의 자기적 특성 (Magnetic Properties of Ti0.96Co0.02Fe0.02O2)

  • 김응찬;이상율;김성진;한국화
    • 한국자기학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.43-46
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    • 2007
  • [ $Ti_{0.96}Co_{0.02}Fe_{0.02}O_2$ ]의 자기적 특성을 알아보기 위해 온도와 Ti-getter를 변화시켜 XRD(X-ray Diffraction)와 VSM(Vibrating Sample Magnetometer)을 이용하여 실험하였다. 실험은 먼저 Host 물질로 $TiO_2$를 사용하고 여기에 두 가지 전이 금속인 Fe와 Co를 첨가하여 직접합성법(solid state reaction)으로 시료를 제작하였다. $Ti_{0.96}Co_{0.02}Fe_{0.02}O_2$의 결정학적 구조를 알기 위해 XRD 측정을 해 본 결과 tetragonal구조의 순수 rutile 상을 보였다. 또한 온도에 무관하게 Ti-getter를 넣은 시료는 Fe 2차상이 동일하게 나왔으며 , Ti-getter를 넣지 않은 시료는 $Fe_2TiO_5$가 검출 되었다. 그리고 VSM(Vibrating Sample Magnetometer)을 이용하여 자기적 특성을 측정하였다. 상온에서 자기이력곡선(M-H)는 강자성을 보이며, 0.8T에서 CoFe 원자당 자기 모멘트는 약 $1.3{\mu}_B/CoFe$가 측정 되었다. 그러나 Ti-getter를 넣지 않고 실험한 시료에서는 약 $0.02{\mu}_B/CoFe$가 측정 되었다.

Mössbauer Study of Ti1-x-yCoxFeyO2

  • Kim, Eng-Chan;Lee, S.R.;Kim, T.H.;Ryu, Y.S.;Cho, J.H.;Joh, Y.G.;Kim, D.H.
    • 한국자기학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.11-13
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    • 2006
  • [ $M\"{o}ssbauer$ ] spectra of $Ti_{1-x-y}Co_xFe_yO_2(0.01{\leq}x,\;y{\leq}0.05)$ prepared with $^{57}Fe$ enriched iron have been taken at various temperatures ranging from 80 to 300K. The Mossbauer spectrum of $Ti0.94Co_{0.03}Fe_{0.03}O_2$ consists of a ferromagnetic (six-Lorentzian), a paramagnetic phase (doublet) and armorphous phase over all temperature ranges. Isomer shifts indicate $Fe^{3+}$ for the ferromagnetic phase and the paramagneic phase of $Ti_{1-x-y}Co_xFe_yO_2$ samples. It is noted that the magnetic hyperfine field of ferromagnetic phase had the value about 1.5 times as large as that of u-fe. The XRB data for $Ti_{1-x-y}Co_xFe_yO_2$ showed mainly rutile phase with tetragonal structures without any segregation of Co and Fe into particulates within the instrumental resolution limit. The magnetic moment per (Co+Fe) atom in $Ti0.94Co_{0.03}Fe_{0.03}O_2$, under the applied field of 1T was estimated to be about $0.332{\mu}_B$ which is ten times as large as that of $Ti0.97Co_{0.03}Fe_{0.03}O_2,\;0.024{\mu}_B$ per Co atom, suggesting a high spin configuration of Co and fe ions.