• Carbon letters
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• 제9권4호
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• pp.294-297
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• 2008

A CNT-$TiO_2$ nano composite was prepared from titanium chloride ($TiCl_4$) via sol-gel process using multi walled carbon nano tube (MWCNT) followed by calcination at $450^{\circ}C$. Spectral analysis revealed that the formed $TiO_2$ resided on the carbon in anatase form. The effect of adsorption was investigated using aqueous solution of methylene blue and procion blue dye. The photochemical reaction of CNT-$TiO_2$ composite in aqueous suspensions was studied under UV illumination in batch process. The reaction was investigated by monitoring the discoloration of the dyes employing UV-Visible spectro-photometeric technique as a function of irradiation time. The catalyst composites were found to be efficient for the photodegradation of the dye.

• 전기화학회지
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• 제5권4호
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• pp.221-225
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• 2002

Assisted by the highly sensitive confocal microprobe Raman spectrometer and proper surface roughening procedure, the Raman investigation on the adsorption and reaction of methanol was performed on Pt-Ru electrodes with different coverages. A detailed description of the roughening process of the Pt electrodes and the underpotential deposition of the Ru was given. Reasonably good Raman signal reflecting the metal-carbon vibration and CO vibration was detected. The appearance of vibrations of the Ru oxides, together with the existence of Ru-C, Pt-C and CO bands, clearly demonstrates the participation of the bi-functional mechanism during the oxidation process of methanol on Pt-Ru electrodes. The Pt-Ru electrode was found to have a higher catalytic activity over Pt electrodes. This preliminary study shows that electrochemical Raman spectroscopy can be applied to the study of rough electrode surface.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권1호
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• pp.17-28
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• 2018

본 연구에서는 당화 공정 중 축합된 구조로 발생되는 고형 부산물인 황산리그닌(Sulfuric acid lignin; SAL)의 나노 세공 탄소 소재로의 활용 가능성을 살펴보고자 수산화칼륨 촉매를 투입하여 $750^{\circ}C$에서 1 h 동안 고온 촉매 활성화 공정을 진행하였다. 이때 타 바이오매스 시료 유래 활성탄과의 물성 비교를 위해 코코넛셸(CCNS), 소나무(Pinus), Avicel로부터 각각 같은 방법으로 활성탄을 제조하였으며 화학 조성과 결합 구조, 표면 및 기공 분포 특성을 분석하였다. 열중량 분석 결과 최종 온도 $750^{\circ}C$에서 잔존 고형분 함량은 SAL > CCNS > Pinus > Avicel 순서였으며 이 경향은 활성화 공정 후 생성된 활성탄의 수율 순서와 동일하였다. 특히, SAL 유래 활성탄은 탄소 함량이 91.0%, $I_d/I_g$ peak ratio가 4.2로 가장 높게 나타났으며 이는 높은 탄소 고정성과 더불어 비정질의 거대 방향족 구조층이 형성되었음을 의미한다. 또한 제조된 활성탄은 모두 최초 시료의 비표면적($6m^2/g$)과 기공 부피($0.003cm^3/g$)에 비해 촉매 활성화 공정 후 각각 $1065{\sim}2341m^2/g$, $0.412{\sim}1.270cm^3/g$로 크게 증가하였으며 이 중 SAL 유래 활성탄의 표면 변화율이 가장 크게 나타났다. 이후 3종의 유기 오염물질(페놀, 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 카보퓨란)에 대한 제거율을 평가해보았을 때 모든 활성탄에서 표준 용액 100 ppm 대비 90 mg/g 이상의 높은 흡착 능력을 보였다. 따라서 축합된 구조인 SAL으로부터 고비표면적의 나노 세공 활성탄 제조가 가능할 뿐만 아니라 추후 유기 오염 물질 제거를 위한 카본 필터의 친환경 흡착 소재로 활용가능성이 높을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.130-131
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• 2013

Nanostructured oxides are widely used in heterogeneous catalysis where their catalytic properties are closely associated with the size and morphology at nanometer level. The effect of particle size has been well decumented in the past two decades, but the shape of the nanoparticles has rarely been concerned. Here we illustrate that the redox and acidic-basic properties of oxides are largely dependent on their shapes by taking $Co_3O_4$, $Fe_2O_3$, $CeO_2$ and $La_2O_3$ nanorods as typical examples. The catalytic activities of these rod-shaped oxides are mainly governed by the nature of the exposed crystal planes. For instance, the predominant presence of {110} planes which are rich in active $Co^{3+}$ on $Co_3O_4$ nanorods led to a much higher activity for CO oxidation than the nanoparticles that mainly exposed the {111} planes. The simultaneous exposure of iron and oxygen ions on the surface of $Fe_2O_3$ nanorods have significantly enhanced the adsorption and activation of NO and thereby promoted the efficiency of DeNOx process. Moreover, the exposed surface planes of these rod-shaped oxides mediated the reaction performance of the integrated metal-oxide catalysts. Au/$CeO_2$ catalysts exhibited outstanding stability under water-gas shift conditions owing to the strong bonding of gold particle on the $CeO_2$ nanorods where the formed gold-ceria interface was resistant towards sintering. Cu nanoparticles dispersed on $La_2O_3$ nanorods efficiently catalyzed transfer dehydrogenation of primary aliphatic alcohols based on the uniue role of the exposed {110} planes on the support. Morphology control at nanometer level allows preferential exposure of the catalytically active sites, providing a new stragegy for the design of highly efficient nanostructured catalysts.

• 공업화학
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• 제16권6호
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• pp.857-864
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• 2005

탈알루미늄 및 알칼리/알칼리토금속 양이온으로 치환한 Y형 및 ZSM-5 제올라이트 촉매를 제조하였다. 전처리 후 Y형 및 ZSM-5 제올라이트의 Si/Al비는 증가하였고, bulk보다는 표면에서의 Si/Al비가 더 큰 것을 알 수 있었다. 전처리에 의해 제조된 Y형 및 ZSM-5 제올라이트의 골격구조 파괴는 주로 탈알루미늄 처리과정에서 Al 이온의 탈리에 의한 것이며, framework이 감소하고 non-framework이 증가하였다. 이러한 현상은 스팀처리 시간이 많아질수록 증가하였고, 양이온으로 치환함에 따라 더욱 심화되었음을 알 수 있었다. NO-TPD 실험결과, 전처리된 Y형 및 ZSM-5 제올라이트는 탈착봉우리가 저온으로 이동하였다. 또한 스팀처리 시간이 많은 촉매물질일수록 탈착온도가 더 낮은 온도로 이동하였다. 촉매의 활성은 치환된 양이온, Si/Al 함량비 및 탈알루미늄으로 변화된 골격구조에서 framework과 non-framework의 비율에 의존하였다.

• 공업화학
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• 제19권5호
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• pp.512-518
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• 2008

고정원에서 발생되는 질소산화물을 $V/TiO_2$ 촉매하에서 암모니아를 이용하여 질소로 제거하는 선택적 촉매 환원법에 대하여 연구하였다. 이러한 SCR 공정은 촉매의 성능이 전체 공정의 성능을 좌우한다. 본 연구에서는 $V/TiO_2$ 촉매들의 저온 및 고온에서의 SCR 반응 특성을 조사하고 촉매상에서의 암모니아 거동을 통한 반응물의 흡 탈착 특성을 파악하였다. 실험은 고정층 반응기에서 수행하였으며, 촉매는 7종의 $TiO_2$에 동일한 양의 바나듐을 담지하였다. 실험결과 각각의 $TiO_2$와 바나듐간의 상호작용에 의해 비화학양론적인 바나듐 산화물들이 다르게 생성되기 때문에 $TiO_2$에 따라 다양한 반응활성을 나타내는 것을 확인하였다. 또한 각 촉매에 대하여 각각 최적의 소성온도가 존재하였으며 촉매의 활성도 각각 다르게 나타났다. 또한 촉매의 $NH_3-TPD$ 실험 결과 SCR 활성과 흡착된 $NH_3$의 양과는 직접적으로 일치하지 않았다.

• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.105-111
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• 2012

본 연구에서는 저온에서 질소산화물 저감효율이 뛰어난 것으로 알려진 망간전구체의 종류에 따른 영향을 고찰하기 위해 초임계수열법으로 합성한 세리아($CeO_2$)와 지르코니아($ZrO_2$)를 담체로 하여 저온 SCR 공정에서의 온도에 따른 활성변화를 비교 분석하였다. Manganese acetate (MA)와 Manganese nitrate (MN), 두 종류 망간전구체의 농도를 영향인자로 고려하여 촉매의 활성변화를 고찰하였다. 활성화된 시료의 특성은 $N_2$ adsorption-desorption, TGA, XRD, XPS를 통해 분석하였고 질소산화물 저감효율을 측정하기 위해 NOx 분석기를 이용하여 De-NOx 실험을 수행하였다. 제조방법에 따라 합성한 촉매의 질소산화물 저감 효율을 분석한 결과 Manganese acetate (MA)를 활성물질로 사용한 촉매가 Manganese nitrate (MN)을 사용한 촉매에 비해 전체적인 온도 영역에서 우수한 질소산화물 저감효율을 보였다. 이는 특성분석 결과를 통해 알 수 있듯이 Manganese acetate (MA)의 주성분인 $Mn_2O_3$가 Manganese nitrate (MN)의 주성분인 $MnO_2$에 비해 높은 산소 이동도를 갖고 담체와의 강한 상호작용을 형성하는 것에 기인한 것으로 보인다.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.199-208
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• 2008

HI decomposition was conducted using Pt/C-based catalysts with a fixed-bed reactor in the range of 573 K to 773 K. To examine the change of the characteristic properties of the catalysts, $N_2$ adsorption analyser, a X-ray diffractometer(XRD), and a scanning electron microscopy(SEM) were used before and after the HI decomposition reaction. the effect of Pt loading on HI decomposition was investigated by $CO_2$-TPD. HI conversion of all catalysts increased as decomposition temperature increased. The XRD analysis showed that the sizes of platinum particle became larger and agglomerated into a lump during the reaction. From $CO_2$-TPD, it can be concluded that the cause for the increase in catalytic activity may be attributed to the basic sites of catalyst surface. The results of both b desorption and gasification reaction showed the restriction on the use of Pt/C-based catalyst.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제21권4호
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• pp.345-351
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• 2004

Highly ordered pure-silica MCM-41 materials possessing well-defined morphology have been successfully prepared with surfactant used as a template. The fabrication of mesoporous silica has received considerable attention due to the need to develop more efficient materials' for catalysis, separations, and chemical sensing. The surface modified MCM-41 was used as anadsorbent for biomolecules. Silica-supported organic groups and DNA adsorption on surface modified MCM-41 were investigated by FT-IR and UV-Vis spectrometer, respectively. The use of MCM-41 as the modification of electrode surfaces were investigated electrochemical properties of metal mediators with biomolecules. The modified ITO electrodes increased peak currents for a redox process of $[Ru(bpy)_3]^{2+}$ relative to the bare electrode. The electrochemical detection of DNA by cyclic voltammetry when the current is saturated in the presence of the mediator appeared more sensitive due to a higher catalytic current on the MCM-41 supported electrodes modified by carboxylic acid functional groups. The carboxyl or amine groups on the surface of MCM-41 interact and react with the $-NH_2$ groups of guanine and backbone, respectively. Highly ordered mesoporous materials with organic groups could find applications as DNA sensors.