나노입자는 벌크 재료와는 다른 광학적, 전기적, 촉매적 특징 때문에 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 나노유체의 성질은 나노입자의 크기와 형상, 분산성등과 같은 여러 요인에 의해서 결정되어진다. 이러한 나노입자의 특징 때문에 여러 응용분야에서 활용되어지고 있다. 예를 들면, 일반 유체에 나노입자를 분산시키면, 열전도도와 대류열전달효과가 증대되어 진다. 이러한 나노유체의 제조법으로는 크게 두 가지로 분류되어 있다. 투스텝법은 환원법 혹은 기계적으로 제작한 나노입자를 일반 유체에 혼합시킨 후 분산을 시켜 제조하는 제조법이다. 원스텝법은 투스텝법과는 달리 한번에 나노유체를 제조하는 제조법이다. 일반 유체에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜서 제조한다. 최근, 유체내에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜 나노유체를 제조하는 새로운 기술인 유체 플라즈마법이 개발되었다. 하지만, 유체 플라즈마의 일반적인 거동과 해석이 명확하게 규명되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 유체 플라즈마의 발생 메카니즘 규명을 위한 방전 시간, 전압, 단극 직류 전력, 극간거리에 따른 유체 플라즈마의 특징을 OES와 오실로스코프를 이용하여 측정하였다. 또한, 제조된 나노유체의 특징을 UV-vis nir spectropgotometer, HR-TEM, zeta-potential, EDS, ICP-OES, KD2 pro and lambda로 측정하였다. 유체 플라즈마를 각 조건에 따라 발생시켰고, 나노유체를 성공적으로 제조하였다. 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 산소와 수소이온으로 측정되었다. 유체 플라즈마의 강도는 전기에너지가 증가함에 따라서 증가함으로 측정되었다. 제조된 나노입자의 크기는 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 감소하였고, 대부분의 나노입자의 형상은 구형으로 제조되었다. 나노유체의 분산안정성 또한 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 증가하였다. 직경이 $18.1{\pm}5.0$ nm인 나노유체의 열전도도는 3%로 측정되었다. 유체 플라즈마에 의한 나노유체의 제조 메카니즘을 다음과 같이 제안한다. 유체내에서 전기에너지 인가에 따른 이온과 전자의 흐름은 유체 플라즈마를 발생시킨다. 기본 유체는 물이므로 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 수소와 산소이며, 인가되는 전기에너지량이 증가함에 따라서 이온과 전자의 흐름이 증가됨으로서 유체 플라즈마의 강도가 증가함으로 추측한다. 유체 플라즈마 발생은 전자의 흐름과 관계되어진다. 따라서, 유체내에 존재하는 전구체에 전자가 제공되어짐에 따라서 금 입자를 환원시켜 입자가 형성된다. 또한, 유체 플라즈마는 나노입자를 음전하로 대전시켜 분산안정성의 확보가 되는 것으로 추측되어진다.
최근 자동차 수요증가 및 산업용 보일러 둥 급증하는 추세이며 이로 인한 대도시 대기오염 문제는 위험수위에 도달해 있다. 이러한 산업용 보일러, 화력발전소등 고정배출원과 자동차에서 발생하는 배기가스에는 인체에 유해한 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)등이 다량 함유되어 있다. 유독성 가스중 질소산화물(NOx) 저감방법에는 특히 선택적 촉매환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR)이 가장 널리 적용되고 있다. SCR법은 촉매하에서 NH$_3$, CO, 탄화수소(메탄, 에탄올, 프로판 등)의 환원제를 사용하여 NOx를 $N_2$로 전환하시키는 기술이다. (중략)
수소화물 발생법-원자흡수 분광계를 이용한 비소의 분석에서 금속이온의 은폐제로 사용되는 L-cysteine, thiourea, KI/ascorbic acid 등의 예비 환원제와 염산, 질산, 황산 및 이들의 1:1 혼산의 종류 및 농도가 비소의 분석에 미치는 영향을 비교 연구하였다. 대부분의 예비 환원제의 경우 3-5M 이상의 고농도 산 용액에서 비소에 대한 높은 흡괌도를 나타냈으나, 0.1M 이하의 낮은 산 용액에서는 L-cysteine을 제외하고는 극히 저조한 흡광도를 나타내었다. 질산 산성용액에서는 흡광도 신호의 불안정성이 심하였다. 방해물질로서 $Cr^{6+}$, $Br^{5+}$ 이온의 방해영향이 크게 관찰되었지만, 이때 예비 환원제는 수소화물 생성을 크게 증가시켰다.
수소화합물 발생법-유도결합플라스마 원자방출 분광기로 암석및 퇴적물 시료중에 미량으로 존재하는 게르마늄을 효과적으로 분석하는 방법을 찾는 실험이다. 고체시료를 산분해하여 용액화할 때 게르마늄은 휘발성이 강한 화합물을 형성하지만 $H_3PO_4$가 존재하면 휘발이 억제되므로 $HF-HNO_3-H_3PO_4$의 혼합산을 사용하면 게르마늄의 휘발없이 open digestion system으로 고체 시료의 완전 용해가 가능하다. 또한 이 용액으로 다른 전처리 과정없이 수소화합물 발생법으로 분석이 가능하다. 게르마늄 수소화합물 발생법에서는 보조산으로 5M $H_3PO_4$와 환원제로 1% $NaBH_4$을 사용하여 검출한계를 0.08 ppb까지 얻을 수 있었으며 이 조건에서는 시료중에 과량으로 존재하는 공존원소의 방해도 무시할 수 있었다. 표준시료의 분석값이 보고된 값과 잘 일치하였으며 ICP-MS의 용액시료 도입법으로 측정한 값과도 잘 일치하였다.
중수형 발전소에서 삼중수소 제거나 중수분리와 관련된 수소동위원소 교환반응에 이용되는 백금담지 고분자촉매제조시 환원과정 이전의 열처리 조건이 백금분산도에 미치는 영향을 관찰하였다. 고분자 담체(SDBC)에 함침법을 이용하여 백금을 담지시켰으며, 8$0^{\circ}C$의 공기중에서 그리고 15$0^{\circ}C$의 산소흐름하에서 열처리하여 제조한 Pt/SDBC촉매의 열적 안정성을 TGA와 BET 실험결과로부터 확인할 수 있었다. 백금담지량이 커지면 백금분산도가 감소하였으며, 가능한 한 고온의 산소로 열처리하면 고분자촉매의 백금분산도가 향상됨을 수소흡착 실험을 통하여 입증하였다.
수소화 반응용 니켈 폐촉매를 배소하여 산화니켈을 회수한 다음, 회수한 산화니켈을 산처리하고 침전법으로 Kieselguhr에 담지 된 니켈 촉매로 재생시켰다. 폐촉매의 배소 조건이 니켈산화물의 회수에 미치는 영향을 조사하였다. 니켈 폐촉매의 재생 과정에서 $1,000^{\circ}C$의 온도에서 배소 하였을 경우에 대부분 니켈산화물로 회수할 수 있었다. 산화니켈을 산처리하여 얻은 질산니켈을 사용하여 Kieselguhr에 담지 된 니켈 촉매를 제조하였다. 이때 조촉매의 첨가, 침전 조건 및 환원 조건 등이 재생된 촉매의 식물성 오일의 수소화 반응 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 알카리 금속인 CaO와 희토류 금속인 $Ce_2$$O_3$를 조촉매로 첨가했을 때 수소화 반응의 활성이 증가하였다.
The present work is performed to photocatalytically reduce Cr(VI) by means of metal deposited anodized $TiO_2$ tubes, which are prepared by anodization of Ti foil followed by metal deposition. Stably immobilized photo-reactive materials are favored in the field of detoxification in a conventional aqueous medium, preventing gradual loss of efficiency and process malfunction due to detachment of the materials. The prepared samples are characterized by SEM, TEM, EDAX, and photocurrent. The metal deposited-$TiO_2$ electrode shows higher efficiency for Cr(VI) reduction (ca. 20%) and higher ability for adsorption (4~5 times) than pure one.
과산화수소를 단일추진제로 사용하는 마이크로 추력기를 위한 실험적 연구를 수행하였다. 연구에서 은촉매 활성화 방법과 촉매 반응 챔버의 성능평가에 관한 실험을 하였다. 활성화를 위해 수소 환원법을 실시하였으며 $500^{\circ}C$의 환원 온도의 경우 가장 좋은 반응성을 가짐을 확인하였다. 촉매 분해 반응 연구를 위해 촉매 반응기가 제작되었다. 촉매 베드를 위해 지지체로 20 mm 길이의 유리 웨이퍼를 준비하여 은촉매를 스퍼터링 하였다. 추진제의 체류시간, 촉매 베드 온도, 촉매 코팅 면적을 변화시키며 추진제 전환율을 측정하였다.
$\alpha$-Etchent 부식액과 순수동액을 수소환원시킴으로 아래와 같은 결과를 얻었다. (1) 수소압 및 교반속도가 증가함에 따라 각각 300psi, 500rpm까지는 동의 회수율은 증가하다가 그 이상에서는 오히려 감소하였으나, 반응온도에는 거의 영향을 받지 않았다. 이때 동의 회수율은 순수동용액 및 $\alpha$-Etchent 용액에서 최대 각각 약 90% 및 60%이었다. 또한 모든 실험에 있어 순수동용액이 $\alpha$-Etchent 부식액에서 보다 약 30~40% 동의 회수율이 증가하였다. (2) 반응시간이 증가하면 약 30분까지는 동의 회수율이 증가하지만 그 이상에서는 거의 변화가 없었다. 이때 반응초기에는(30분까지) 침상형의 동분말이었지만 그 이상에서는 포도송이 모양의 noudle 형태로 성장되었고, 분말의 크기는 약 $2~3\mu\textrm{m}$이었다.
환원황 성분들은 사람들이 일상적으로 생활하는 환경권역에서 고농도 (ppb 수준 이상)로 존재할 경우, 악취의 주요원인물질로 작용한다는 점에서 상당한 주목을 받고 있다. 국내의 경우, 환경부에서는 이미 '92년 8월 대기환경보전 법을 개정하여, 황화수소를 위시한 4개의 황화합물과 트리메틸아민, 암모니아, 아세트알데히드, 스티렌을 포함하는 총 8개 화합물을 악취물질로 지정하여 관리하고 있다. 이러한 황화합물을 분석하는데 spectrophotometry, polarography, fluorescence, coulometry, impregnated filter 방식 등이 활용되고 있다 (Blank et al., 1978). (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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