• 한국표면공학회지
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• 제49권6호
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• pp.539-548
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• 2016

The non-noble 1D nanofibers(NFs) prepared by electrospinning and calcination method were used as oxygen evolution reaction (OER) electrocatalyst for water electrolysis. The electrospinning process and rate of solution composition was optimized to prepare uniform and non-beaded PVP polymer electrospun NFs. The diameter and morphology of PVP NFs changed in accordance with the viscosity and ion conductivity. The clean metal precursor contained electrospun fibers were synthesized via the optimized electrospinning process and solution composition. The calcined $CuCo_2O_4$ NFs catalyst showed higher activity and long-term cycle stability for OER compared with other $Co_3O_4$, $NiCo_2O$ NF catalysts. Furthermore, the $CuCo_2O_4$ NFs maintained the OER activity during long-term cycle test compared with commercial $CuCo_2O_4$ nanoparticle catalyst due to unique physicochemical and electrochemical properties by1D nanostructure.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권1호
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• pp.151-156
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• 2018

산업과 의학이 발전되면서 많은 인구는 삶의 질에 관심을 가지게 되었다. 건강에 대한 시각이 높아지면서 육류보다 채식 또는 식물성 오일을 선호하게 되었다. 오늘날 주로 니켈 촉매를 사용한 공정이 개발되면서 식물성 오일의 보존기간이 늘어나고 이동성이 편리해졌다. 현재 유지경화용 니켈 촉매는 외국기업이 세계시장을 장악하고 있다. 한편, 국내 니켈 촉매의 대량 생산 기술은 퇴보 되어 전량 외국에서 수입하고 있는 실정이다. 따라서 활발한 기초연구가 필요하고 국내에서 상용화 할 수 있는 촉매개발이 필요하다. 본 연구는 수소화 반응으로부터 유지경화에 기반이 되는 니켈을 주 활성 촉매제로 사용하였고, 희토류가 촉매의 활성에 주는 영향을 알아보았다. 일정량의 희토류는 니켈의 분산을 유도하여 효율을 증가시키고 조촉매로써 사용이 가능하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.112-118
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• 2018

화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 디젤엔진은 $CO_2$ 배출량이 적고 강력한 파워와 연료의 경제성을 가지고 있으며, 상용차뿐만 아니라 승용차에서도 시장의 수요가 증가하고 있다. 디젤 연료 특성으로 인하여 질소산화물은 국부적인 고온연소 영역에서 생성되며, 입자상물질은 확산연소 영역에서 생성이 된다. LNT와 urea-SCR 촉매는 디젤엔진에서 NOx를 저감시키기 위한 후처리장치로 개발되어져왔다. 이 연구는 가혹해지고 있는 배기가스 규제 대응을 위해 소형과 중 대형 디젤기관에 많이 사용되고 있는 Cu SCR 촉매의 NOx 저감 성능 향상을 목적으로 한다. $5Cu-2ZrO_2$/Zeolyst(Si/Al=13.7)SCR 촉매는 $5Cu-2ZrO_2$/93Zeolite(Si/Al=2.9) 촉매에 비해 촉매온도 $300^{\circ}C$ 이상에서 약 5-50% 수준으로 de-NOx 성능이 높았다. Zeolite는 zeolyst에 비해 금속의 분산도가 낮고 평균 입경이 커짐에 따라 촉매의 반응속도가 저하되었다. 10wt% Cu가 담지된 $10Cu-2ZrO_2$/88Zeolyst 촉매는 $200^{\circ}C$에서 40%, $350^{\circ}C$에서 약 65%로 NOx 정화성능이 가장 높았고, Cu의 이온이 제올라이트의 결정화합물인 Al과의 이온교환율이 증가함에 따라 다른 촉매에 비해 20-40% de-NOx 성능이 향상되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.270-274
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• 2017

본 연구에서는 양자 역학 계산 이론 중 하나인 Density Functional Theory (DFT)를 사용하여 $Pd/Pd_3Fe$ 촉매 표면에서 개미산(HCOOH) 분해 반응으로부터 수소를 생산하는 반응 메커니즘을 분석하였다. 기존 연구에 따르면, 단일 원자 촉매 중에서 개미산 분해 반응에 가장 높은 수소 생산성을 기록하는 원자는 Pd 촉매이지만, 부 반응으로 생산되는 CO가 Pd에 독성을 띄우기 때문에 Pd 촉매의 성능을 저하시킨다. 이러한 단점을 극복하고자, Pd를 기반으로 Pd와 Fe를 3:1로 합금하여 $Pd_3Fe$가 코어(core) 형태로 존재하고 Pd가 표면에 위치한 core-shell $Pd/Pd_3Fe$ 촉매를 설계하여 개미산 분해 반응에 의한 수소 생산 속도를 계산하였다. 순수 Pd촉매 보다 $Pd/Pd_3Fe$ 촉매의 수소 생산 반응의 활성 에너지가 감소하였다. 그 이유는 Pd와 Fe가 합금화 되면서 $Pd_3Fe$의 격자 상수가 $2.76{\AA}$로 줄어 들어 HCOO의 흡착에너지를 0.03 eV 감소시켰고, Fe에서 표면 Pd로 전자가 이동하면서 표면 전자 구조가 변화하여 HCOO의 흡착에너지를 0.29 eV 낮추었기 때문이다. 본 연구에서 제안하는 결과를 바탕으로 추후 개미산으로부터 수소 생산이 더 용이한 새로운 촉매 설계 메커니즘을 제안하고자 한다.

• 청정기술
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• 제16권1호
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• pp.19-25
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• 2010

결정성의 셀룰로우스를 수소분위기하에서 다양한 귀금속 촉매를 이용하여 폴리올로 전환시키는 연구를 수행하였다. 촉매는 단일 귀금속(Pt, Ru, Ir, Rh, Pd)을 활성탄에 습식함침법으로 담지시켜서 제조하였으며, Pt/$\gamma-Al_2O_3$와 Pt/H-mordenite를 비교촉매로 사용하였다. 생성물은 고압액체크로마토그래피로 분석하였다. 촉매는 질소흡착, X-선 회절법, 유도결합플라즈마분광법(ICP-AES), 수소-승원환원분석($H_2$-TPR), 그리고 일산화탄소 화학흡착을 통하여 분석하였다. 셀룰로우스의 전환율은 사용한 촉매와 연관관계가 낮은 것으로 나타났으며 활성탄에 담지된 귀금속 촉매중에서 Pt/AC가 높은 폴리올의 수득률에 바람직한 것으로 조사되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.304-304
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• 2010

The study on the catalytic oxidation of carbon monoxide (CO) to carbon dioxide ($CO_2$) using the noble metals has long been the interest subject and the recent progress in nanoscience provides the opportunity to develop new model systems of catalysts in this field. Of the noble metal catalysts, we selected ruthenium (Ru) as metal catalyst due to its unusual catalytic behavior. The size of colloid Ru NPs was controlled by the concentration of Ru precursor and the final reduction temperatures. For catalytic activity of CO oxidation, it was found that the trend is dependent on the size of Ru NPs. In order to explain this trend, the surface oxide layer surrounding the metal core has been suggested as the catalytically active species through several studies. In this poster, we show the influence of surface oxide on Ru NPs on the catalytic activity of CO oxidation using chemical treatments including oxidation, reduction and UV-Ozone surface treatment. The changes occurring to UV-Ozone surface treatment will be characterized with XPS and SEM. The catalytic activity before and after the chemical modification were measured. We discuss the trend of catalytic activity in light of the formation of core-shell type oxide on nanoparticles surfaces.

• Carbon letters
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• 제25권
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• pp.33-42
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• 2018

Activated carbon (AC) was modified by ammonium persulphate or nitric acid, respectively. AC and the modified materials were used as catalyst supports. The oxygen groups were introduced in the supports during the modifications. All the supports were characterized by $N_2$-physisorption, Raman, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmission electron microscopy (TEM), and thermogravimetric analysis. Methanol synthesis catalysts were prepared through wet impregnation of copper nitrate and zinc nitrate on the supports followed by thermal decomposition. These catalysts were measured by the means of $N_2$-physisorption, X-ray diffraction, XPS, temperature programmed reduction and TEM tests. The catalytic performances of the prepared catalysts were compared with a commercial catalyst (CZA) in this work. The results showed that the methanol production rate of AC-CZ ($23mmol-CH_3OH/(g-Cu{\cdot}h)$) was higher, on Cu loading basis, than that of CZA ($9mmol-CH_3OH/(g-Cu{\cdot}h)$). We also found that the modification methods produced strong metal-support interactions leading to poor catalytic performance. AC without any modification can prompt the catalytic performance of the resulted catalyst.

• 공업화학
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• 제20권5호
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• pp.522-526
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• 2009

다양한 금속(Ru, Mn, Co, Fe)을 $Al_2O_3$와 $CeO_2$에 담지한 촉매를 이용하여 1,2-Dichlorobenzen (1,2-DCB) 제거를 위한 촉매산화 실험을 실시하였다. 이와 더불어 동시에 NOx 제거가 이루어져 단일 촉매층에서 산화/환원 이원 기능이 가능한 촉매를 연구하고자 하였다. 실험결과 1,2-DCB 산화제거효율은 Ru/Co/$Al_2O_3$, Mn-Fe/$CeO_{2}$, 상용촉매인 Cr/$Al_2O_3$ 순으로 나타났다. 또한 1,2-DCB 산화제거효율이 가장 우수하였던 Ru/Co/$Al_2O_3$는 Chlorobenzene (CB)의 분해실험에서도 VOC 제거에 있어서 잘 알려진 Pt-Pd/$Al_2O_3$ 보다 우수한 활성을 나타내었다. 또한 $Cl_2$와 같은 생성물에 의하여 활성의 저하 및 황에 대한 내피독성과 내구성에서 우수한 결과를 얻을 수 있었다. NOx 제거에 있어서도 $260^{\circ}C$에서 NOx 전환율이 70% 정도로 나타났다.

• 공업화학
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• 제19권1호
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• pp.92-97
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• 2008

$MnO_2$와 K 또는 Cu 담지 활성탄으로 이루어진 혼성촉매상에서 암모니아를 환원제로 사용한 NO의 저온 선택적 촉매 환원반응을 수행하였다. 반응물에 산소를 투입한 경우 NO의 제거율은 증가하였으며, 활성탄에 전이금속을 담지할 경우 탈질 효율이 증가한다. 수분이 존재하지 않는 경우 $MnO_2$와 K 담지 활성탄으로 이루어진 혼성촉매가 $120^{\circ}C$의 저온에서 가장 높은 탈질 효율을 보였으나, 수분이 존재할 경우 모든 촉매의 활성은 현저하게 떨어졌다. 수분 존재 시 $MnO_2$와 질산처리/열처리를 한 Cu 담지 활성탄을 물리적으로 1 : 1 (w/w) 비율로 혼합한 촉매가 $MnO_2$와 Cu 담지 활성탄을 단독으로 사용한 것에 비해 탈질효율이 더 우수하였다.

• 공업화학
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• 제27권6호
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• pp.555-564
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• 2016

대기 중 이산화탄소의 재활용 기술과 재생에너지에 의한 물 분해 기술의 접목이 최근 가능해지면서 메탄올은 많은 관심을 받고 있다. 경제성이 유리하도록 메탄올 경제를 실현하기 위해서는 고활성 메탄올 합성 촉매를 제조하여야 하며, 이를 위해서는 논리적인 접근법이 필요하다. 공침법을 통해 제조하는 Cu/ZnO 기반의 촉매는 침전, 숙성, 여과, 세척, 건조, 소성, 환원 등의 복잡한 단계로 제조되며, 100년의 역사를 가지고 있음에도 불구하고 최근에야 침전 화학과 촉매 나노구조에 대한 기초적인 이해가 이루어지고 있다. 이에 본 고에서는 단계별로 합성 변수가 침전, 소성, 환원상태 물질의 물성에 미치는 영향에 대한 최근 결과들을 리뷰하고, 화학적 기억 효과라고 부르는 이들 물성들과 최종 촉매의 활성 사이의 관련성을 논의하였다. 제조 변수별 설명은 메탄올 합성을 위한 Cu/ZnO 기반 고활성 촉매를 제조하는 방법에 초점이 맞추어져 있다. 논의된 합성 전략은 공침법을 기반으로 하는 타 금속 또는 금속 산화물 담지 촉매의 제조에 활용 가능할 것으로 판단된다.