• Archives of Metallurgy and Materials
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• 제66권4호
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• pp.987-990
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• 2021

As the amount of high-capacity secondary battery waste gradually increased, waste secondary batteries for industry (high-speed train & HEV) were recycled and materialization studies were carried out. The precipitation experiment was carried out with various conditions in the synthesis of LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ material using a Taylor reactor. The raw material used in this study was a leaching solution generated from waste nickel-based batteries. The nickel-cobalt-manganese (NCM) precursor was prepared by the Taylor reaction process. Material analysis indicated that spherical powder was formed, and the particle size of the precursor was decreased as the reaction speed was increased during the preparation of the NCM. The spherical NCM powder having a particle size of 10 ㎛ was synthesized using reaction conditions, stirring speed of 1000 rpm for 24 hours. The NCM precursor prepared by the Taylor reaction was synthesized as a cathode material for the LIB, and then a coin-cell was manufactured to perform the capacity evaluation.

• Advances in concrete construction
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• 제10권5호
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• pp.403-416
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• 2020

This study investigated the effect of alkaline activators - NaOH_aq (NH) (NH: 0-16 M) and Na₂SiO_3aq (NS) (NS/NH: 0-3.5) in the synthesis of silico-manganese fume (SMF) and ground blast furnace slag (BFS) blended alkali-activated mortar (AASB). The use of individual activator was ineffective in producing AASB of sufficient fresh and hardened properties, compared to the synergy of both activators. This may be attributed to incomplete dissolution and condensation of oligomers required for gelation of the binder. An inverse relationship was noted among the fresh properties and the NH concentration or NS/NH ratio. This was influenced by the dissolution and condensation of silicate monomers under polymerization process. The maximum 28-day strength of ~45 MPa, setting time of 60 min and flow of 182 mm was obtained with the use of combined activators (10M-NH and NS/NH=2.5). The combined activators at NS/10M-NH=2.5 constituted SiO₂/Na₂O, H₂O/Na₂O and H₂O/SiO₂ molar ratio of 1.61, 17.33 and 10.77, respectively. This facilitated the formation of C-S-H, C/K-A-S-H and C-Mn-S-H in the framework together with an increase in the crystallinity due to more silicate re-organization within the aluminosilicate chain. On comparison of the high concentrated with mild alkali synthesized product, it revealed that the concentration of OH^- and Si monomers together with alkali metals influenced the dissolution of precursors and embedment of the constituent elements in the polymeric matrix. These factors eventually contributed to the microstructural densification of the mortar prepared with NS/10M-NH=2.5 thereby enhancing the compressive strength.

• 한국분말재료학회지
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• 제21권2호
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• pp.131-136
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• 2014

Cathode materials and their precursors are prepared with transition metal solutions recycled from the the waste lithium-ion batteries containing NCM (nickel-cobalt-manganese) cathodes by a $H_2$ and C-reduction process. The recycled transition metal sulfate solutions are used in a co-precipitation process in a CSTR reactor to obtain the transition metal hydroxide. The NCM cathode materials (Ni:Mn:Co=5:3:2) are prepared from the transition metal hydroxide by calcining with lithium carbonate. X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses show that the cathode material has a layered structure and particle size of about 10 ${\mu}m$. The cathode materials also exhibited a capacity of about 160 mAh/g with a retention rate of 93~96% after 100 cycles.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.175.2-175.2
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• 2014

Graphene (G) has been modified with palladium, copper, and manganese oxide nanoparticles (NPs), and their catalytic applications have been studied in C-C coupling reactions and methylmercaptan (CH3SH) decomposition reactions. In this research, graphite oxide (GO) sheets were exfoliated and oxidized from graphite powder and impregnated with metal precursors including Pd2+, Cu2+, and Mn2+. The thermal treatments of the metal impregnated GO in preferred gas environments produced Pd NPs on graphene (Pd/G), PdO NPs on GO (PdO/GO), and CuOx and MnOx NPs on graphene (CuOx/MnOx/G). In case of Pd/G and PdO/GO, the TEM images show that, although the mean size of the Pd NPs changed significantly before and after the C-C coupling reaction, that of the PdO NPs didn't, implying that the PdO/GO was superior to Pd/G in terms of the recyclability. Also, we demonstrate that the CuOx/MnOx/G exerts the excellent catalytic efficiency in CH3SH decomposition reaction comparing with conventional catalysts. The chemical and electronic structural changes were investigated using XRD and XPS.

• 한국수처리학회지
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• 제26권6호
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• pp.125-132
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• 2018

We studied a simple approach for synthesis of mesoporous Y(M-Y) from commercial zeolite Y precursors by treating of NaOH with $CH_3(CH_2)_{15}N(Br)(CH_3)_3$ as template. The physicochemical properties of the mesoporous zeolites Y were then analyzed using XRD, nitrogen full-isotherms at 77 K, SEM and TEM. The nitrogen adsorption-desorption analysis showed that surface area and pore diameter of synthesized mesoporous zeolite Y(M-Y) were $1072m^2/g$ and ~3.3 nm, respectively. And M-Y was applied for the removal of $Mn^{2+}$ and $Fe^{2+}$ from aqueous solution. This material, which introduces mesoporosity with zeolite Y character, displayed a superior adsorption capacity than commercial zeolite Y when used as an adsorbent for the removal of $Mn^{2+}$ and $Fe^{2+}$.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권12호
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• pp.4205-4209
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• 2011

The $Li_2Mn_{0.5}Fe_{0.5}SiO_4$ silicate was prepared by blending of $Li_2MnSiO_4$ and $Li_2FeSiO_4$ precursors with same molar ratio. The one of the silicates of $Li_2FeSiO_4$ is known as high capacitive up to ~330 mAh/g due to 2 mole electron exchange, and the other of $Li_2FeSiO_4$ has identical structure with $Li_2MnSiO_4$ and shows stable cycle with less capacity of ~170 mAh/g. The major drawback of silicate family is low electronic conductivity (3 orders of magnitude lower than $LiFePO_4$). To overcome this disadvantage, carbon composite of the silicate compound was prepared by sucrose mixing with silicate precursors and heat-treated in reducing atmosphere. The crystal structure and physical morphology of $Li_2Mn_{0.5}Fe_{0.5}SiO_4$ was investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and high resolution transmission electron microscopy. The $Li_2Mn_{0.5}Fe_{0.5}SiO_4$/C nanocomposite has a maximum discharge capacity of 200 mAh/g, and 63% of its discharge capacity is retained after the tenth cycles. We have realized that more than 1 mole of electrons are exchanged in $Li_2Mn_{0.5}Fe_{0.5}SiO_4$. We have observed that $Li_2Mn_{0.5}Fe_{0.5}SiO_4$ is unstable structure upon first delithiation with structural collapse. High temperature cell performance result shows high capacity of discharge capacity (244 mAh/g) but it had poor capacity retention (50%) due to the accelerated structural degradation and related reaction.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권1호
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• pp.67-74
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• 2016

프러시안 블루 유사체(Prussian Blue Analogue : PBA)는 3차원 구조와 기공을 갖는 금속-유기골격체이며, 유기 리간드의 종류에 따라 다양한 구조를 갖는다. PBA는 바이오센서, 광학, 촉매, 수소 저장 장치 등의 분야에서 주목 받고 있으며 화학적 안정성을 가진 환경 친화적인 물질이다. 또한 다양한 크기의 미세기공을 조정할 수 있어 흡착분야에서 많이 활용되고 있다. 본 연구는 수열합성법을 이용하여 금속유기골격체인 $Mn_3[Fe(CN)_6]_2$를 합성하였다. 전구체로 $K_4[Fe(CN)_6]$와 $MnCl_2$를 사용하였고, 합성된 물질은 소성하여 망간철산화물을 생성하였다. 실험 변수로 전구용액의 pH, 전구체의 몰농도, 반응시간을 조절하여 입자의 크기와 형태에 대한 영향을 확인하였다. 합성된 다공체는 XRD, SEM, FT-IR, UV-Vis, TG/DTA에 의해 분석하였고, 여러 염료에 대한 흡착 특성을 평가하였다.

• 전기화학회지
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• 제19권2호
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• pp.50-56
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• 2016

본 연구에서는 습식분쇄, 분무건조 및 열처리 공정을 통해 알루미늄 및 마그네슘이 치환된 구형의 스피넬계 $Li_{1.10}Mn_{1.86}Al_{0.02}Mg_{0.02}O_4$ 양극재료를 합성하였다. 이때 공정변수로는 전구체를 만드는 분무건조공정에서 고형분(20~30 wt%)을, 열처리 공정에서는 산소분위기 유무를 변수로 하였다. 제조된 모든 양극재료는 상온에서 매우 우수한 전지특성을 보여주었으나, 출력특성에 있어서는 5C 방전곡선이 기준이 되는 0.1C 방전곡선 대비 서로 상이한 거동을 보임을 확인하였다. 이러한 고출력 거동의 차이는 첫째, 충방전 곡선상에서 3.3 V(vs. $Li/Li^+$) plateau 구간의 반응 용량 측정을 통해 양극재료의 산소결함 수준의 차이로 인한 것임을 확인하였다. 공기분위기에서 제조한 양극재료는 산소분위기에서 제조한 것에 비해 두 배 이상의 plateau 거동을 보이고 있으며, 이러한 현상으로부터 제조된 양극재료의 산소결함 정도와 방전초기 과전압 정도는 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다. 둘째로는 임피던스 측정을 통해 산출된 확산계수로부터 고형분이 상대적으로 낮은 상태에서 제조된 양극재료가 그렇지 않은 양극재료에 비해 상대적으로 절반 이하 낮은 값을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 입자 내부 형상 분석을 통한 내부 치밀도 및 임피던스 분석을 통한 확산속도의 차이를 확인함으로써, 방전 말단의 과전압 거동은 입자 내부의 리튬이온 확산속도와 관련이 있음을 확인하였다. 확산계수는 고형분이 상대적으로 낮은 20 wt% 상태에서 제조된 양극재료의 경우가 가장 낮으며, 이는 동일 양극재료의 내부 공극률이 가장 높은 결과와 부합하는 것이다.

• 공업화학
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• 제33권5호
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• pp.466-470
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• 2022

최근 촉매 소각 공정은 휘발성 유기 화합물을 저온(< 450 ℃)에서 고효율(> 95%)로 산화 및 분해하기 위해 상당한 주목을 받고 있다. 많은 귀금속 촉매 물질이 잘 연구되어 사용되고 있으나 단가가 비싸고 위험하다. 본연구에서는 Cu와 Mn 전구체의 공침법을 활용하여 간단하고 손쉬운 합성 방법을 개발함으로써 고활성 및 저비용의 Cu-Mn 바이메탈 촉매를 제조하였다. 촉매 합성은 Cu와 Mn의 조성비를 조절하여 최적화하였다. 최적화된 촉매는 메조포러스 구조로 230.8 m²/g의 넓은 표면적을 나타냈다. 촉매 성능을 입증하기 위해 에틸 아세테이트의 산화 반응에 대해 Cu-Mn 촉매를 테스트했으며, 250 ℃의 저온에서 100%의 높은 전환 효율을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4660-4665
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• 2011

리튬 흡착제용 신규 전구체인 $Li_{1.6}(MnM)_{1.6}O_4$ (M=Cu, Ni, Co, Fe)을 수열법에 의해 합성한 후에, 물리화학적인 성질을 고찰하였다. XRD와 HRTEM을 이용한 분석 결과로부터 Co를 도핑한 경우에는 본래의 스피넬 구조가 유지되는 반면에, Cu, Ni, Fe를 도핑한 경우에는 구조적인 변화가 발생하는 것을 확인하였다. Co 도핑에 의해 확인된 구조의 안정화는 산처리에 의해 리튬을 침출시킨 후에도 유지되었다. 해수에 함유된 리튬을 흡착하는 효율은 Co가 도핑된 망간 산화물 인 $Li_{1.6}[MnCo]_{1.6}O_4$가 상업적으로 적용 가능한 $Li_{1.33}Mn_{1.67}O_4$ 보다 우수한 특성을 나타내었다. 해수 1g으로부터 흡착되는 Li의 양은 $Li_{1.6}[MnCo]_{1.6}O_4$를 사용했을 경우에 35mg이었고, $Li_{1.33}Mn_{1.67}O_4$을 사용했을 경우에는 16mg 이었다.