• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.99.1-99.1
• /
• 2017

$TiO_2$는 기계적, 화학적 안정성이 높아 가혹한 화학적 환경 또는 고온 운전 조건에서 훌륭한 내구성을 보여주어 산업적으로 일찍이 널리 이용되어 왔다. 예를 들어, 염소발생 (chlorine evolution reaction) 또는 산소발생반응은 (oxygen evolution reaction) 염소 또는 산소 라디칼에 전극이 지속적으로 노출되기에 강한 내부식성을 지닌 전극재가 요구되었고, 그 결과 $TiO_2$를 골조로 한 불용성전극 (dimensionally stable anode)이 개발되어 이용되고 있다. 그러나, $TiO_2$는 절연성이 높은 금속 산화물 재료이기 때문에 넓은 표면적 획득 및 촉매제 사용을 통해 소재의 단점을 극복해야만 한다. 넓은 반응 표면적 획득의 한 방법으로써 전기화학적 양극산화 (electrochemical anodization)를 통한 $TiO_2$ 나노튜브 제조법은 경제적이면서도 구조 제어도 간편한 방법이다. $TiO_2$ 나노튜브는 100nm 전후의 기공 크기를 가짐과 동시에 매우 높은 종횡비를 지니고 있어 넓은 반응 표면적 획득에 특히 유리하다. 그러나, 이 높은 종횡비는 촉매 도입을 어렵게 하는 저해요소가 되기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 다양한 방법들이 연구되었으나 대부분이 번거롭거나 비싼 후단공정을 필요로 한다. 본 연구에서는 $TiO_2$ 나노튜브에 촉매를 도핑하기 위한 간단한 전기화학적 방법으로, 단일공정 양극산화법 (single-step anodization)과 전압충격법 (potential shock), 그리고 저전압충격법 (under potential shock)을 연구하였으며 이에 적용 가능한 촉매제의 종류를 소개한다. 또한, 촉매의 성질에 따른 응용분야와 그 성능평가 결과를 제시한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.154-154
• /
• 1999

금속산화막은 전자부품 및 광학적 응용에 널리 사용되고 있다. 특히 알루미늄의 산화막은 유전체의 재료로 커패시터에 많이 사용되고 있다. 이러한 알루미늄 산화막을 plasma를 이용한 ion plating에 의해 형성하였다.Activated Reactive Evaporation은 화합물의 증착율을 높이는데 좋은 증착법이다. 이러한 증착법에는 reactive ion plating와 ion-assisted deposition 그리고 ion beam sputtering 등이 있다. 본 연구에서는 알루미늄 산화막을 증착시키기 위해 plasma를 이용한 electron-beam법을 사용하였다. Turbo molecular pump로 챔버 내의 진공을 약 10-7torr까지 낸린 후 5$\times$10-5torr까지 O2와 Ar을 주입시켰다. 각 기체의 분압은 RGA(residual gas analyzer)로 조사하여 일정하게 유지시켰다. plasma를 발생시키기 위해 filament에서 열전자를 방출시키고 1kV 정도의 electrode에 의해 가속시켜 이들 기체들과 반응시켜 plasma를 발생시켰다. 금속 알루미늄을 5kV정도의 고전압과 90mA의 전류로 electron beam에 의해 증발시켰다. 기판의 흡착율을 높ㅇ기 위해 기판에 500V로 bias 전압을 걸어 주었다. 증발된 금속 알루미늄 증기들이 plasmaso의 산소 이온들과 활성 반응을 이루어 알루미늄 기판 위에 Al2O3막을 형성하였다. 알루미늄 산화막을 분석하기 위해 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)로 화학적 조성을 조사하였는데, 알루미늄의 2p전자의 binding energy가 76.5eV로 측정되었다. 이는 대부분 증착된 알루미늄이 산소 이온과 반응하여 Al2O3로 형성된 것이다. SEM(Scanning electron Microscopy)과 AFM(Atomim Force microscopy)으로 증착박 표면의 topology와 roughness를 관찰하였다. grain의 크기는 10nm에서 150nm이었고 증착막의 roughness는 4.2nm이었다. 그리고 이 산화막에 전극을 형성하여 유전 상수와 손실률 등을 측정하였다. 이와 같이 plasma를 이용한 3-beam에 의한 증착은 금속의 산화막을 얻는데 유용한 기술로 광학 재료 및 유전 재료의 개발 및 연구에 많이 사용될 것으로 기대된다.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.34 no.2
• /
• pp.180-185
• /
• 2023

To improve the efficiency of water electrolysis, it is essential to develop an oxygen evolution reaction (OER) electrocatalyst with high performance and long-term stability, accelerating the reaction rate of OER. In this study, a hollow metal-organic framework (MOF)-derived ruthenium-cobalt oxide catalyst was developed to synthesize an efficient OER electrocatalyst. As the synthesized catalyst increases the surface exposure of ruthenium, a low overpotential (386 mV) was observed at a current density of 10 mA/cm² with a low Tafel slope. It is expected to be able to replace noble metal catalysts by showing higher mass activity and stability than commercial RuO₂ catalysts.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 1993.05a
• /
• pp.64-65
• /
• 1993

MPB 조성영역인 Zr/Ti=52/48의 composite ceramic target을 사용하여 RF magnetron sputtering 방법으로 기판온도 약 30$0^{\circ}C$에서 RZT 박막을 Pt/Ti/Si 기판위에 증착시켰다. 안정상인 perovskite 구조를 형성시키기 위하여 PbO분위기에서 furnace annealing 과 Repid thermal annealing을 실시하여 열처리 방법에 따른 상형성 및 계면반응과 그에 따른 전기적 특성을 고찰 하였다. Pt 의 두께가 250$\AA$인 경우 furnace annealing 시 $650^{\circ}C$에서 perouskite 상이 형성되었으나 Pt층이 산소의 확산을 방지하지 못하여 상부의 Ti 층이 TiOx로 변태하였으며 하부의 Ti는 Si 과 반응하여 Ti-silicide 롤 변태하였다. 또한 75$0^{\circ}C$,60sec 인 경우 Pt 층의 응집화가 관찰되어 하부전극으로서 적용이 적절하지 못하다. 급속열처리를 실시한 경우에도 마찬가지로 Ti 층이 TiOx 와 silicide 층으로 변태되었다. Pt의 두께가 1000$\AA$인 경우에도 250$\AA$와는 달리 RTA 시 (III)방향으로 Furace annealing 시(001)방향으로 우선 성장하였다. 이는 Ti(001), P(111),PZT(111)면의 lattic mismatch 가 매우 작은데다 RTA 시 계면반응이 거의발생하지 않아 PZT 박막이 (111) 방향으로 우선 성장한 것으로 보인다. Furnace annealing 경우는 심한 계면반응이 발생하여 Pt층에 어느 정도 영향을 주었기 때문에 우선성장 방향이 바뀌었다구 생각한다.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.8 no.1
• /
• pp.34-47
• /
• 1999

본 연구에서는 촉매상에서 메탄의 산화시 발생되는 반응열을 이용하고 반응생성물과 미반응 메탄과의 개질반응에 의해 합성가스의 수율을 증대시키기 위하여 연소촉매와 개질촉매를 연속적으로 배치한 hybrid 촉매상에서 개질촉매에 따른 메탄의 부분산화반응의 반응 특성과 합성가스 수율에 미치는 영향을 관찰하였다. 메탄의 산화를 위해서 Pt-Rh/cordierite 촉매를 사용하였으며, 개질촉매로는 상업용 개질촉매인 R67, ICI46-1, 수성가스 전환반응촉매인 LX821 촉매와 6 wt% Ni/cordierite 촉매를 사용하였다. 실험결과 연소촉매와 개질촉매를 연속적으로 사용한 경우 메탄의 산화 과정에서 생성된 CO2 및 H2O가 미반응 메탄과의 개질반응 촉진으로 인하여 합성가스이 수율이 증가됨을 확인할 수 있었다. 이때 생성되는 합성가스의 H2/CO 몰비는 온도에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 80$0^{\circ}C$에서 촉매에 따라 2.2~2.8의 값을 가짐을 알 수 있었다. 개질촉매로 R67 및 Ni/cordierite 촉매를 사용하였을 경우 가장 높은 합성가스의 수율을 얻을 수 있었으며, 연소촉매와 개질촉매의 질량비는 1:1~1:2에서 가장 높은 수율의 합성가스를 얻을 수 있었다. 메탄과 산소의 몰비가 2:2에서 메탄의 전환율과 수소 수율이 가장 높게 나타났으며 메탄의 몰비 증가에 따라 감소되는 경향을 보였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• v.11 no.2
• /
• pp.23-34
• /
• 2024

Sediment, aquifer materials, surface water, and groundwater from brackish Songji lake affected by salinity of seawater, were collected and a pilot scale column experiment was conducted to simulate the nitrogen transport through the hyporheic zone. Upstream experiments of groundwater displayed that groundwater containing a small amount of salt percolated into aquifers and sediments, maintaining low dissolved oxygen concentrations. In addition, partial denitrification occurred in the aquifer due to salinity and low dissolved oxygen, resulting in the accumulation of NO₂^-. In sediments,nitrogenous compounds were reduced due to adsorption by long residence times or microbial-mediated oxidation/reduction reactions. Downstream experiments of surface water displayed that surface water from the brackish lake, containing high concentrations of dissolved oxygen and salts, infiltrated into the sediments and aquifer, supplying high dissolved oxygen concentrations. This resulted in biological nitrification in the sediments and aquifer, which reduced nitrogen-based pollutants despite the high salt concentration in the surface water. Whereas partial denitrification at low dissolved oxygen concentrations in the upwelling mixing zone was observed by salinity and accumulated NO₂^-, nitrification at high dissolved oxygen concentrations in the downwelling mixing zone was not significantly affected by salinity. These results confirm that salinity in the brackish water lake has some influence on the nitrogen behavior of the hyporheic mixing zone, although nitrogen behavior is a complex combination of factors such as DO, pH, substrate concentration, and organic matter concentration.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.44 no.4
• /
• pp.333-342
• /
• 2016

Liquid rocket propulsion is a system that produces required thrust for satellites and space launch vehicles by using chemical reactions of a liquid fuel and a liquid oxidizer. Monomethylhydrazine/dinitrogen tetroxide, liquid hydrogen/liquid oxygen and RP-1/liquid oxygen are typical combinations of liquid propellants commonly used for the liquid rocket propulsion system. The objective of the present study is to investigate useful design and performance data of liquid rocket engine by conducting a numerical analysis of thermochemical reactions of liquid rocket propellants. For this, final products and chemical compositions of three liquid propellant combinations are calculated using equilibrium constants of major elementary equilibrium reactions when reactants remain in chemical equilibrium state after combustion process. In addition, flame temperature and specific impulse are estimated.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.50 no.6
• /
• pp.1034-1042
• /
• 2012

This study was performed by using an LFR (laminar flow reactor), which can be used to carry out different types of research on coal. In this study, an LFR was used to analyze coal flames, tar and soot yields, and structures of chars for two coals depending on their volatile content. The results show that the volatile content and oxygen concentration have a significant effect on the length and width of the soot cloud and that the length and width of the cloud under combustion conditions are less than those under a pyrolysis atmosphere. At sampling heights until 50 mm, the tar and soot yields of Berau (sub-bituminous) coal, which contains a large amount of volatile matter, are less than those of Glencore A.P. (bituminous) coal because tar is oxidized by the intrinsic oxygen component of coal and by radicals such as OH-. On the other hand, at sampling heights above 50 mm, the tar and soot yields of Berau coal are higher than those of Glencore A.P. coal by reacted residual volatile matter, tar and light gas in char and flame. With above results, it is confirmed that the volatile matter content and the intrinsic oxygen component in a coal are significant parameters for length and width of the soot cloud and yields of the soot. In addition, the B.E.T. results and the images of samples (SEM) obtained from the particle separation system of the sampling probe support the above results pertaining to the yields; the results also confirm the pore development on the char surface caused by devolatilization.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
• /
• v.25 no.4
• /
• pp.154-161
• /
• 2022

The carbon-neutrality induced by the global warming is important for the modern society. Hydrogen has been received the attention as a new energy source to replace the fossil fuels. Polymer electrolyte membrane fuel cells, which convert the chemical reaction energy of hydrogen into electric power directly, are a type of eco-friendly power for future vehicles. Due to the sluggish oxygen reduction reaction and costly Pt catalyst in the cathode, the research related to the replacement of Pt-based catalysts has been vitally carried out. In this case, however, the performance is significantly different from each other and a variety of factors have existed. In this review paper, we rearrange and summarize relevant papers published within 5 years approximately. The selection of precursors, synthesis method, and co-catalyst are represented as a core factor, while the necessity of research for the further enhancement of activity may be raised. It can be anticipated to contribute to the replacement of precious metal catalysts in the various fields of study. The final objective of the future research is depicted in detail.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.21 no.1
• /
• pp.18-23
• /
• 2010

This work investigated the catalytic reaction characteristics of $H_2$ SCR applied at low temperature ($80{\sim}150^{\circ}C$) using Pt catalyst supported on $TiO_2$. The experiments were performed in terms of $H_2O$, $O_2$ in reaction gas, calcination temperature of the Pt catalyst, $H_2$/NOx mole ratio, space velocity. $H_2O$ was an inhibitor of reaction on $H_2$ SCR using Pt catalyst, catalytic performance increased as $O_2$ concentration decreased. Nevertheless, $NH_3$ slip generated by the reaction between NOx and $H_2$ in the absence of $O_2$. While it was effective to calcine less than $600^{\circ}C$ by phase transition and the catalytic performance increased as $H_2$/NOx mole ratio increased. However, $H_2$ slip was not observed at that increase mole ratio by $H_2$ oxidation to $H_2O$.