• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.304-310
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• 2010

공침법을 이용하여 구조 조촉매인 $SiO_2$가 첨가된 Fe계 촉매와 $SiO_2$가 첨가되지 않은 Fe계 촉매를 제조하였고, 이러한 두 가지 촉매를 이용하여 $250^{\circ}C$의 온도 및 1.5 MPa의 압력에서 Fischer-Tropsch 합성반응을 수행하였다. $SiO_2$를 첨가한 Fe계 촉매가 $SiO_2$를 첨가하지 않은 Fe계 촉매보다 현저히 우수한 촉매활성을 나타내었고, 144시간의 반응시간동안 뛰어난 촉매안정성을 나타내었다. X-선 회절 및 $N_2$의 물리흡착을 통하여 촉매의 결정구조 및 세공구조를 분석한 결과, $SiO_2$를 첨가할 경우 Fe계 촉매의 분산도가 향상되는 것을 발견할 수 있었다. 또한 $H_2$-TPR(temperature-programmed reduction) 분석결과를 통해, $SiO_2$를 첨가할 경우 $260^{\circ}C$ 이하의 저온 영역에서 $Fe_2O_3$의 $Fe_3O_4$ 및 FeO로의 환원이 촉진되는 것을 확인하였다. 반면 $CO_2$-TPD(temperature-programmed desorption) 분석결과에 의하면, $SiO_2$를 첨가한 결과 촉매의 표면 염기도는 감소하였다. 따라서 $SiO_2$를 첨가한 촉매가 $SiO_2$를 첨가하지 않은 촉매보다 우수한 촉매성능을 나타내는 것은, $SiO_2$를 첨가함에 따라 촉매의 분산이 증진되고 환원이 촉진된 것이 주요 원인인 것으로 생각된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제14권10호
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• pp.861-867
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• 2001

In this paper, in order to investigate the catalytic effect of the sludge exhausted from waterworks on NO$_{x}$ removal, we measure NO removal characteristics with and without sludge pellets in BaTiO$_3$-sludge packed-bed reactor of plate-plate geometry. NO initial concentration is 50 ppm balanced with air and a gas flow rate is 5ι/min. Gas temperature is changed from 25 to 10$0^{\circ}C$ to investigate the role of sludge pellet on removing active oxygen species and NO$_2$. BaTiO$_3$pellets is filled for coronal discharge at upstream of reactor and sludge pellets is filled for catalytic effect at downstream of reactor. The volume percent of sludge pellets to BaTiO$_3$pellets is changed from 0% to 100% and AC voltage is supplied to the reactor for discharging simulated gases. In the results, when sludge pellets is put at the downstream of plasma reactor, NO removal rate is slightly increased. However, NO$_2$and $O_3$ as by-products during NO removal is significantly decreased from 51ppm without sludge pellets to 5 ppm with sludge pellets and from 50 ppm without sludge pellets to 0.004ppm with sludge pellets, respectively. Therefore, NO$_{x}$(NO+NO$_2$) removal rate is increased up to 93%. It is thought that sludge pellet maybe react with active oxygen species and NO$_2$ generated by corona discharge in surface of BaTiO$_3$pellets, the then NO$_2$O$_3$as by-products are considerably decreased. When we increase gas temperature from room temperature to 10$0^{\circ}C$, NO removal rate is decreased, while NO$_2$ concentration is independent on gas temperature. These result suggest that the removal mechanism of active oxygen species and NO$_2$in sludge pellet is not absorption, but chemical reaction. Therefore we expect that sludge pellets exhausted for waterworks could be used as catalyst for NO$_{x}$ removal with high removal rate and low by-product.oduct.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.174-181
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• 2022

바이오매스는 현재 석유, 천연가스, 석탄 등 화석 연료에서 얻을 수 있는 액체 연료와 유기 화합물을 생산할 수 있는 지속 가능한 대체 자원이다. 화석 연료를 사용하면 온실가스를 배출하기 때문에 바이오매스와 같은 탄소중립적 원료를 사용하는 것은 기후 변화 대응에 기여할 수 있다. 바이오매스 원료로부터 석유 대체 화학 제품과 연료를 생산하기 위한 생물학적 및 화학적 공정이 제안되었지만, 바이오매스에 포함된 높은 산소 함량때문에 화석 연료를 완전히 대체하기 어렵다. 석유와 유사한 연료와 화학 물질을 생산하려면 바이오매스 파생물에 존재하는 산소 원자를 제거하거나 산소 기능기를 전환해야 하며, 이는 촉매 화학적 수첨탈산소화에 의해 달성될 수 있다. 바이오매스 열분해 오일, 리그노셀룰로오스 유래 화학물질, 지질과 같은 원료를 탈산소 연료 및 화학물질로 전환하기 위해 수첨탈산소화가 진행되었다. 높은 표면적의 금속 산화물 또는 탄소에 지지된 귀금속 및 전이 금속으로 구성된 다기능성 촉매는 효율적인 수첨탈산소 촉매로 사용되었다. 본 총설에서는 문헌에서 제안된 촉매를 확인하고 이러한 촉매를 이용한 수첨탈산소 반응 시스템이 논의하였다. 문헌에 보고된 수첨탈산소화 방법을 기반으로, 실현 가능한 수첨탈산소화 공정 개발 방향이 제시하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제33권3호
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• pp.30-37
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• 2024

본 연구에서는 탈질 폐촉매 침출액으로부터 바나듐 환원과 Alamine 336을 이용한 용매추출에 의해 바나듐과 텅스텐의 분리 가능성을 조사하고 최적 공정 조건을 도출하기 위한 실험을 수행하였다. 바나듐과 텅스텐은 화학적 거동이 비슷하여 분리가 어렵지만 산성용액에서 일부 존재하는 음이온 상태의 5가 바나듐을 양이온 상태의 4가 바나듐으로 환원시켜 음이온 교환 추출제에 의한 추출을 억제할 경우 텅스텐을 선택적으로 추출할 수 있다. 실험 결과, 환원제로 NaHSO₃가 가장 적합하였으며 환원제 첨가량, 반응 시간, 온도가 증가할수록 바나듐의 추출 효율이 감소하여 분리 효율이 증가하였다. 최적 환원 조건인 NaHSO₃ 1.5당량, 60분, 60℃ 조건에서 환원할 경우, 바나듐 추출 효율 5.8%, 텅스텐 추출 효율 99%, 바나듐과 텅스텐의 분리 계수 7,564로 두 성분이 효과적으로 분리되었다.

• 공업화학
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• 제10권7호
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• pp.1079-1085
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• 1999

본 연구에서는 여러 가지 균일계 전이 금속 촉매를 사용하여 니트로벤젠을 아닐린 및 일산화탄소와 반응시켜 N,N'-디페닐우레아(DPU)를 생성하는 반응에 있어서 촉매와 리간드 및 promrter가 반응에 미치는 영향을 고찰하였다. 촉매로서는 Pd, Ni, Pt, Ru, Rh, 그리고 Fe 화합물을 이용하였고 리간드로서는 monodentate 리간드인 $PPh_3$와 bidentate 리간드인 1,3-bis(diphenylphosphino)proane(dppp)를 사용하여 효과를 비교하였다. Promoter로서는 $Et_4NCl$을 사용하였다. Pd 및 Ni 촉매는 니트로벤젠, 아닐린, 그리고 일산화탄소로부터의 DPU 합성에 매우 효과적이었고 상대적으로 온화한 조건에서도 거의 정량적인 수율로 DPU를 합성할 수 있었다. 이 경우 바이덴테이트 리간드인 dppp는 모노덴테이트 리간드인 $PPh_3$에 비하여 반응 속도가 훨씬 빠르고 니트로벤젠에 대한 아닐린의 소모량이 훨씬 적었는데 이는 리간드인 cis coordination에 기인하는 것으로 추정된다. $PPh_3$ 리간드인 경우에는 $Et_4NCl$ 조촉매의 사용이 필수적인데 비하여 dppp인 경우에는 오히려 조촉매가 반응 속도를 저해하였다. Pd-dppp 촉매계는 촉매의 재사용이 가능하나 촉매가 서서히 비활성화 됨을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.500-506
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• 2010

The metal monolith catalyst coated with 15wt% Ni/$MgAl_2O_4$ is applied to the natural gas steam reforming for hydrogen production. To address the improvement of adherence between metal monolith and catalyst coating layer, the pre-calcination temperature as well as the coating conditions of $Al_2O_3$ sol are optimized. When the Fe-Cr alloy monolith is pre-calcined at $900^{\circ}C$ for 6 h, $Al_2O_3$ layer was formed uniformly on the entire surface of the metal substrate. It is seen that the formation of $Al_2O_3$ layer on the monolith surface is essential for the uniform coating of $Al_2O_3$ sol onto the monolith substrate. The monolith catalyst coated with 10wt% $Al_2O_3$ sol shows high $CH_4$ conversion and good thermal stability as compared with the monolith catalyst without $Al_2O_3$ sol coating under severe reaction conditions with high GHSV of 30,000 $h^{-1}$ at $700^{\circ}C$. In addition, the metal monolith catalyst shows higher catalytic activity and better thermal conductivity than 15wt% Ni/$MgAl_2O_4$ pellet catalyst.

• Advances in Energy Research
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• 제1권1호
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• pp.1-12
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• 2013

In this work, we present the catalytic dehydrogenation of hydrazine borane $N_2H_4BH_3$ (HB) using supported nickel catalysts at $50^{\circ}C$. In the presence of monometallic nickel catalysts, the dehydrogenation of HB is a one-step reaction consisting of the hydrolysis of the $BH_3$ group only. The challenge is to activate nickel to make it reactive towards the $N_2H_4$ moiety of HB. A set of 52 catalysts were prepared by using 2 supports ($Al_2O_3$ and $TiO_2$), 5 nickel precursors and 3 preparation methods. For the first time, we show that the supported nickel catalysts are able to dehydrogenate the $NH_3$ moiety of HB. In our experimental conditions, the best results were obtained with 20 wt% Ni-$Al_2O_3$ and 20 wt% Ni-$TiO_2$, with ca. 190 mL $H_2+N_2$ generated over a total theoretical volume of 283 mL, suggesting $H_2$ selectivity of 37 and 32%, respectively. Both catalysts were then characterized by EDX, XPS, and XRD. Our achievement is the first step forward and opens new perspectives for developing catalysts for the total dehydrogenation of HB.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제11권3호
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• pp.273-281
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• 2020

Constructing and making highly active and stable nanostructured Pt-based catalysts with ultralow Pt loading are still electrifying for electrochemical applications such as water electrolysis and fuel cells. In this study, MoO₃ ribbons (RBs) of few micrometer in length is successfully synthesized via hydrothermal synthesis. Subsequently, 3-dimentional (3D)-silicate layer for about 10 to 15 nm is introduced via chemical deposition onto the pre-formed MoO₃ RBs; to setup the platform for Pt metaldots (MDs) deposition. In comparison with the bare MoO₃ RBs, the MoO₃-Si has served as a efficient solid-support for stabilizing and accommodating the uniform deposition of sub-2 nm Pt MDs. Such a structural design would effectively assist in improving the electronic conductivity of a fabricated MoO₃-Si-Pt catalyst towards MOR; the interfaced, porous and 3D silicate layer has assisted in an efficient mass transport and quenching the poisonous CO_ads species leading to a significant electrocatalytic performance for MOR in alkaline medium. Uniformly decorated, sub-2 nm sized Pt MDs has synergistically oxidized the MeOH in association with the MoO₃-Si solid-support hence, synergistic catalytic activity has been achieved. Present facile approach can be extended for fabricating variety of highly efficient Metal Oxide-Metal Nanocomposite for energy harvesting applications.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.293-300
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• 2006

KIER has been developing a Ru-based preferential oxidation catalysts and a novel fuel processing system to provide hydrogen rich gas to residential PEMFCs system. The catalytic activity of Ru-based catalysts was investigated at different Ru loading amount and different support structure. The obtained result indicated that 2 wt% loaded Ru-based catalyst supported on ${\alpha}-Al_2O_3$ showed high activity in low temperature range and suppressed the methanation reaction. The developed prototype fuel processor showed thermal efficiency of 78% as a HHV basis with methane conversion of 92%. CO concentration below 10 ppm in the produced gas is achieved with separate preferential oxidation unit under the condition of $[O_2]/[CO]=2.0$. The partial load operation have been carried out to test the performance of fuel processor from 40% to 80% load, showing stable methane conversion and CO concentration below 10 ppm. The durability test for the daily start-stop and 8 h operation procedure is under investigation and shows no deterioration of its performance after 50 start-stop cycles. In addition to the system design and development.