• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제57권3호
• /
• pp.425-431
• /
• 2019

As rechargeable metal-air batteries will be ideal energy storage devices in the future, an active cathode electrocatalyst is required with bi-functionality on both oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) during discharge and charge, respectively. Here, a class of perovskite cathode catalyst with a micro-tubular structure has been developed by controlling bi-functionality from different Ru and Ni dopant ratios. A micro-tubular structure is achieved by the activated carbon fiber (ACF) templating method, which provides uniform size and shape. At the perovskite formula of $LaCrO_3$, the dual dopant system is successfully synthesized with a perfect incorporation into the single perovskite structure. The chemical oxidation states for each Ni and Ru also confirm the partial substitution to B-site of Cr without any changes in the major perovskite structure. From the electrochemical measurements, the micro-tubular feature reveals much more efficient catalytic activity on ORR and OER, comparing to the grain catalyst with same perovskite composition. By changing the Ru and Ni ratio, the $LaCr_{0.8}Ru_{0.1}Ni_{0.1}O_3$ micro-tubular catalyst exhibits great bi-functionality, especially on ORR, with low metal loading, which is comparable to the commercial catalyst of Pt and Ir. This advanced catalytic property on the micro-tubular structure and Ru/Ni synergy effect at the perovskite material may provide a new direction for the next-generation cathode catalyst in metal-air battery system.

• 대한화학회지
• /
• 제55권5호
• /
• pp.842-845
• /
• 2011

Wet air oxidation (WAO) of oily sludge was carried out using $Fe^{3+}$ as catalyst, placed in a 0.5 L batch autoclave in the temperature range of $250-330^{\circ}C$. Experiments were conducted to investigate the effects of temperature, the initial COD, reaction time, concentration of catalyst and $O_2$ excess (OE) on the oxidation of the oily sludge. The results showed that in the WAO 88.4% COD was achieved after 9 min reaction at temperature of $330^{\circ}C$, OE of 0.8 and the initial COD of 20000 mg/L. Temperature was found to have a significant impact on the oxidation of oily sludge. Adding a catalyst significantly improved the COD removal. Homogenous catalyst, $Fe^{3+}$, showed effective removal for pollutants. COD removal was 99.7% in the catalytic wet air oxidation (CWAO) over $Fe^{3+}$ catalyst. The results proved that the CWAO was an effective pretreatment method for the oily sludge.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제35권6호
• /
• pp.1687-1691
• /
• 2014

This study reports on the synthesis of carbon nanofibers via chemical vapor deposition using Co and Cu as catalysts. In order to investigate the suitability of their catalytic activity for the growth of nanofibers, we prepared catalysts for the synthesis of carbon nanofibers with Cobalt nitrate and Copper nitrate, and found the optimum concentration of each respective catalyst. Then we made them react with Aluminum nitrate and Ammonium Molybdate to form precipitates. The precipitates were dried at a temperature of $110^{\circ}C$ in order to be prepared into catalyst powder. The catalyst was sparsely and thinly spread on a quartz tube boat to grow carbon nanofibers via thermal chemical vapor deposition. The characteristics of the synthesized carbon nanofibers were analyzed through SEM, EDS, XRD, Raman, XPS, and TG/DTA, and the specific surface area was measured via BET. Consequently, the characteristics of the synthesized carbon nanofibers were greatly influenced by the concentration ratio of metal catalysts. In particular, uniform carbon nanofibers of 27 nm in diameter grew when the concentration ratio of Co and Cu was 6:4 at $700^{\circ}C$ of calcination temperature; carbon nanofibers synthesized under such conditions showed the best crystallizability, compared to carbon nanofibers synthesized with metal catalysts under different concentration ratios, and revealed 1.26 high amorphicity as well as $292m^2g^{-1}$ high specific surface area.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제61권4호
• /
• pp.561-569
• /
• 2023

푸르푸랄(furfural)은 리그노셀룰로오스 바이오매스(lignocellulose biomass)의 헤미셀룰로오스(hemicellulose) 성분 중 하나인 자일로스(xylose)로부터 생산되는 플랫폼 화학물질이다. 푸르푸랄은 페놀류 화합물이나 바이오 연료 등의 중요한 원료로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 푸르푸랄 생산공정에서 일반적으로 사용되는 산 촉매인 황산(sulfuric acid)과 친환경적 촉매인 포름산(formic acid) 두 가지 촉매를 이용하여 회분식 반응 시스템(batch system)에서 자일로스로부터 푸르푸랄을 생산하기 위한 조건을 비교 및 최적화하였다. 자일로스의 초기 농도(10 g/L~100 g/L), 반응 온도(140~200 ℃), 황산 촉매(1~3 wt%), 포름산 촉매(5~10 wt%), 반응 시간에 따라 자일로스로부터 푸르푸랄 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 촉매 종류에 따른 최적 조건은 다음과 같았다. 황산 촉매의 경우, 3 wt%의 촉매농도, 50 g/L의 초기 자일로스 농도, 180 ℃의 온도 10분의 반응시간에서 최대 58.97%의 푸르푸랄 수율을 얻었다. 포름산 촉매의 겨우, 5 wt%의 촉매농도, 50 g/L의 초기 자일로스 농도, 180 ℃의 온도, 150분 반응 시간에서 65.32%의 푸르푸랄 수율을 확보하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제13권5호
• /
• pp.33-38
• /
• 2009

일산화탄소, 수소와 같은 친환경 연료용 가스를 이용하여 메탄화 반응을 거쳐 합성 가스를 생성하였다. 이를 위한 촉매로 상용 알루미나에 담지된 Ni-Co 이원 금속을 증착침전법을 사용하여 제조하였으며 제조된 촉매의 촉매 활성 비교를 위하여 Ni, Co 단일 금속 촉매를 동일한 방법으로 제조하였다. 제조한 촉매를 TEM, XRD, TPR 분석을 실시하여 각각의 촉매 특성을 확인하였고 메탄화 반응을 진행하여 합성 가스 전환율을 측정하였다. 증착침전법으로 제조한 촉매의 경우, 금속 입자가 작은 크기로 분산된 것을 확인하였다. Ni, Co 두 금속이 담지된 이원 촉매는 Ni, Co가 각각 담지된 단일 금속 촉매에 비해 더욱 높은 활성을 나타내었으며 TPR 분석 결과, 이는 두 금속의 공존으로 인한 상호 작용을 통해 활성 수소를 보다 증가시켰기 때문으로 나타났다.

• 공업화학
• /
• 제34권5호
• /
• pp.548-555
• /
• 2023

SAPO-34 catalysts were modified with polyethylene glycol (PEG) and Pb to improve their catalytic lifetime and selectivity for light olefins in the conversion of dimethyl ether to olefins (DTO). Hierarchical SAPO-34 catalysts and PbAPSO-34 catalysts were synthesized according to changes in the molecular weight of PEG (M.W. = 1000, 2000, 4000) and the molar ratio of Pb/Al (Pb/Al = 0.0015, 0.0025, 0.0035), respectively. By introducing PEG into the SAPO-34 catalyst crystals, an enhanced volume of mesopores and reduced acidity were observed, resulting in improved catalytic performance. Pb was successfully substituted into the SAPO-34 catalyst frameworks, and an increased BET surface area and concentration of acid sites in the PbAPSO-34 catalysts were observed. In particular, the concentrations of the weak acid sites, which induce a mild reaction, were increased compared with the concentrations of strong acid sites. Then, the P2000-Pb(25)APSO-34 catalyst was prepared by simultaneously utilizing the synthesis conditions for the P2000 SAPO-34 and Pb(25)APSO-34 catalysts. The P2000-Pb(25)APSO-34 catalyst showed the best catalytic lifetime (183 min based on DME conversion > 90%), with an approximately 62% improvement compared to that of the unmodified catalyst (113 min).

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제36회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.191.1-191.1
• /
• 2009

• 대한환경공학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.819-825
• /
• 2000

본 연구는 자동차 폐촉매의 재활용 가능성을 검토하기 위하여 촉매의 물리화학적 특성 및 acetaldehyde의 연소활성에 관하여 조사하였다. 자동차 폐촉매의 물리화학적 특성을 조사하기 위하여 EA(Elemental analysis), ICP-AES (Inductively coupled plasma-atomic emission spectrophotometer), XRD(X-ray diffraction) 분석을 수행하였다. Carbon 침적량은 촉매의 전반부가 후반부보다 많았으며, 주행거리에 따라 증가하는 경향을 보였다. Pt, Pd, Rh 함유량은 제작사에 따라 구성성분의 차이를 보였다. 모델 VOC로서 acetaldehyde를 선택하였으며, 상압유통식 반응장치를 이용하여 촉매의 연소활성을 조사하였다. 자동차 폐촉매의 후반부가 전반부보다 촉매 활성이 우수하였다. 또한 주행거리의 증가에 따라 촉매활성은 감소하는 경향을 나타내며, 주행거리와 촉매활성은 매우 우수한 상관성을 보였다. 자동차 폐촉매의 acetaldehyde 연소활성은 매우 우수하였으며, 소규모의 배출원 제어에 활용 가능한 것으로 평가된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권1호
• /
• pp.137-141
• /
• 2008

일반적인 균일계 촉매의 담지 방식 대신 스티렌을 이용하여 촉매를 embedding 시키는 간단한 방법으로 균일계 촉매를 불균일화하여 에틸렌과 알파올레핀의 공중합을 실험하였다. 미량의 스티렌을 $rac-Et[Ind]_2ZrCl_2$ 촉매를 이용하여 중합시켜 embedded $rac-Et[Ind]_2ZrCl_2$ 촉매(이하 embedded 촉매)를 제조하였으며 이를 이용하여 embedding 시키지 않은 homogeneous $rac-Et[Ind]_2ZrCl_2$ 촉매(이하 homogeneous 촉매)를 사용하여 중합한 결과와 비교해 보았다. Embedded 촉매시스템을 사용하여 중합하는 경우, 공단량체의 종류에 상관없이 모든 공단량체 농도에서 촉매의 공중합 활성이 homogeneous 촉매보다 우수하였으며 embedding 과정이 균일계 메탈로센 촉매 활성점의 특성에 영향을 미치지 않았다. 또한 각 촉매시스템으로부터 생성된 고분자의 $T_m$과 NMR 분석 결과로 볼 때, embedded 촉매의 공단량체 삽입 능력은 homogeneous 촉매와 비슷하거나 조금 나은 수준의 결과를 보였으며, embedded 촉매로 중합한 공중합체는 겉보기밀도와 morphology가 우수하여, 스티렌을 이용한 촉매 embedding 방법이 담지 촉매를 이용하여 중합하는 효과를 보일 수 있음을 관찰할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제31권7호
• /
• pp.1887-1890
• /
• 2010

Cross-linked polystyrene supported aluminium triflate (Ps-Al(OTf)$_3$) was found to be an efficient and chemoselective heterogeneous Lewis acid catalyst for the direct conversion of arenes to sulfones using sulfonic acids as sulfonylating agents. The solid acid catalyst is stable (as a bench top catalyst) and can be easily recovered and reused without appreciable change in its efficiency.