• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.479-486
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• 2009

자연환경에서 망간은 +2, +3, +4가의 다양한 산화수로 존재하며 환경적으로 중요한 여러 원소들과 활발한 산화/환원반응을 함으로써 원소의 지화학적 순환에 중요한 역할을 하고 있다. 특히 망간은 다양한 산화물로 존재하며 각각 특징적인 망간의 산화상태를 나타내고 있다. 망간산화물의 지화학적 특성, 즉 망간산화물의 용해도, 흡착력, 산화/환원 능력은 산화물을 구성하는 망간의 산화수에 의해 크게 좌우되는 것으로 알려져 있다. 따라서 망간의 산화수를 결정하는 인자를 밝히는 것이 산화/환원에 민감한 여러 오염원소의 지화학적 거동을 예측하는 데 매우 중요하다. X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)은 고체상으로 존재하는 다양한 원소의 산화상태를 밝히는데 매우 유용한 도구이다. 본 연구에서 MnO, $Mn_2O_3$, $MnO_2$에 대한 망간의 산화수를 결정하기 위해 XPS $Mn2p_{3/2}$와 Mn3s 결합에너지 스펙트럼을 측정하여 기존에 보고 된 값들과 비교하였다. 망간산화물에 대한 $Mn2p_{3/2}$ 결합에너지는 MnO, 640.9 eV; $Mn_2O_3$, 641.5 eV; $MnO_2$, 641.8 eV로서, 망간의 산화수가 증가할수록 $Mn2p_{3/2}$ 의 결합에너지가 증가하는 것으로 나타났다. 시료준비 방법 중 하나인 Ar 에칭의 경우 시료 표면의 전자구조를 변화시킬 수 있는 가능성이 확인되었다.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.55-75
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• 2010

An ion-exchanged reaction of $MnCl_2$ with Al-incorporated solid core/mesoporous shell silica (AlSCMS) followed by calcinations generated manganese species, where average oxidation state of manganese ion is 3+, in the mesoporous materials. Dehydration results in the formation of $Mn^{2+}$ ion species, which can be characterized by electron spin resonance (ESR). The chemical environments of the manganese centers in Mn-AlSCMS were investigated by diffuse reflectance, UV-VIS and ESR spectroscopic methods. Upon drying at 323 K, part of manganese is oxidized to higher oxidation state ($Mn^{3+}$ and $Mn^{4+}$) and further increase in (average) oxidation state takes place upon calcinations at 823 K. It was found that the manganese species on the wall of the Mn-AlSCMS were transformed to tetrahedral $Mn^{3+}$ or $Mn^{4+}$ and further changed to square pyramid by additional coordination to water molecules upon hydration. The oxidized $Mn^{3+}$ or $Mn^{4+}$ species on the surfaces were reversibly reduced to $Mn^{2+}$ or $Mn^{3+}$ species or lower valances by thermal process. Mn(II) species I with a well resolved sextet was observed in calcined, hydrated Mn-AlSCMS, while Mn (II) species II with g = 5.1 and 3.2 observed in dehydrated Mn-AlSCMS. Both species I and II are considered to be non-framework Mn(II).

• 한국재료학회지
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• 제33권7호
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• pp.315-322
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• 2023

In the present work, we address the new route for the green synthesis of manganese dioxide (MnO₂) by an innovative method named the solution plasma process (SPP). The reaction mechanism of both colloidal and nanostructured MnO₂ was investigated. Firstly, colloidal MnO₂ was synthesized by plasma discharging in KMnO₄ aqueous solution without any additives such as reducing agents, acids, or base chemicals. As a function of the discharge time, the purple color solution of MnO₄^- (oxidation state +7) was changed to the brown color of MnO₂ (oxidation state +4) and then light yellow of Mn²⁺ (oxidation state +2). Based on the UV-vis analysis we found the optimal discharging time for the synthesis of stable colloidal MnO₂ and also reaction mechanism was verified by optical emission spectroscopy (OES) analysis. Secondly, MnO₂ nanoparticles were synthesized by SPP with a small amount of reducing sugar. The precipitation of brown color was observed after 8 min of plasma discharge and then completely separated into colorless solution and precipitation. It was confirmed layered type of nanoporous birnessite-MnO₂ by X-ray powder diffraction (XRD), fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), and electron microscopes. The most important merits of this approach are environmentally friendly process within a short time compared to the conventional method. Moreover, the morphology and the microstructure could be controllable by discharge conditions for the appropriate potential applications, such as secondary batteries, supercapacitors, adsorbents, and catalysts.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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• pp.1220-1221
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• 2006

[ $LiMn_2O_4$ ] powders for lithium ion batteries were synthesized from two separate raw material pairs of LiOH/MnO and $LiOH/MnO_2$. The powders prepared at 780 and $850^{\circ}C$ and their difference of electrochemical properties were investigated. Both powders calcined at 780 and $850^{\circ}C$ were composed of a single-phase spinel structure but those treated at $850^{\circ}C$ showed a lower intensity ratio of $I_{311}$ to $I_{400}$, a slightly larger lattice parameter, and an increased discharge capacity by 10% under $3.0{\sim}4.3V$ voltage range. The XPS study on the oxidation states of manganese repealed that powders made from LiOH/MnO had less $Mn^{3+}$ ion and gave better battery performances than those from $LiOH/MnO_2$.

• 한국물환경학회지
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• 제35권3호
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• pp.271-277
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• 2019

Korean Trophic State Index ($TSI_{KO}$) was developed in 2006, and was composed of COD ($COD_{Mn}$ based on permanganate method), Chlorophyll a (Chl.a) and total phosphorus (TP). However, $COD_{Mn}$ usually represents only 50-60% of total organic matter in stream or lake water due to low oxidizing power of permanganate. This study investigated the relationship between TOC and $COD_{Mn}$ based on the average data for the whole layer in 81 lakes in Korea, during the period 2013-2017. As a result, $COD_{Mn}$ was found to be 1.54 times more than TOC in 66 of the freshwater lakes and 3 brackish lakes (TOC measured using thermo-oxidation method). TOC was about a quarter of $COD_{Mn}$ in 8 coastal lakes (TOC measured using UV-persulfate oxidation method), and it appeared to be underestimated due to chloride interference. Using the data of 69 lakes with exception of 12 brackish lakes, $TSI_{KO}$(TOC) was developed based on the correlation between TOC and $COD_{Mn}$, while $TSI_{KO}$(COD) was replaced with $TSI_{KO}$(TOC). However, for trophic state assessment of brackish lakes, the $TSI_{KO}$(TOC) can only be utilized in case that TOC is measured through thermo-oxidation method. The determination coefficient of $TSI_{KO}$(Chl) to $TSI_{KO}$(COD) in 66 freshwater lakes and 3 brackish lakes was 0.83, while that to $TSI_{KO}$(TOC) was 0.68. This difference could be attributed to the recalcitrant organic part of TOC.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권4호
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• pp.338-344
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• 2000

Grain boundary chemistry and electrical characteristics of polycrystalline BaTiO3 ceramics, which were prepared with sol-gel surface-coated semiconducting powders, were investigated. Mn ions were coated on the powder surface by sol-gel coating-techniques. The additives coated on the surface of the powders were observed to be present near the grain boundaries of the ceramics. The ceramics exhibit the PTCR characteristics with a resistivity jump ratio(Pmax/Pmin) of about 2$\times$103. With raising the temperature from room temprature to 20$0^{\circ}C$, the oxidation state of the Mn ions varied from Mn3+ to Mn2+ in the coating layers. Near the grain boundaries an excessive negative charge layer of about 20nm was formed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권2호
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• pp.193-199
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• 2006

${\gamma}-Al_2O_3$에 담지한 Cu-Mn 산화물 촉매에서 톨루엔 완전산화 반응을 $160{\sim}280^{\circ}C$의 온도 범위에서 고정층 반응기로 조사하였다. BET, SEM, TPR, TPO, XPS 및 XRD를 이용하여 촉매 특성분석을 하였다. 톨루엔의 완전산화 반응은 $280^{\circ}C$ 이하에서 이루어졌으며, 적절한 Cu-Mn 담지량은 15.0 wt％Cu-10.0 wt％Mn인 것으로 나타났다. TPR/TPO 및 XPS 분석 결과, 15 Cu-10 Mn 촉매의 산화환원 봉우리가 낮은 온도로 이동하였으며 결합에너지가 높은 값으로 이동하였다. XRD 결과, 고분산된 Mn 산화물과 CuO 보다 $Cu_{1.5}Mn_{1.5}O_4$의 촉매활성 인자로서의 역할이 더욱 우수한 것으로 추측되며, 촉매의 활성은 촉매의 산화환원 능력과 촉매의 높은 산화 상태에 기인하는 것으로 사료된다.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.303-312
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• 2023

망가니즈 단괴를 구성하고 있는 금속 원소의 산화상태의 규명은 단괴의 형성기작 및 성인에 대한 이해를 증진시키고 단괴 형성 당시 수계의 산화-환원 전위 등의 고해양 환경에 대한 단서를 제공한다. 본 연구에서는 상용 X선 광전자 분광분석(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)을 활용하여 자연계 망가니즈 단괴를 구성하는 광물의 결합상태와 금속 원소의 산화상태에 대한 정보를 획득하고자 하였다. 이를 위하여 위하여 광물학적 변동의 영향이 효과적으로 기록된 동시베리아해 천해 단괴를 그 연구의 대상으로 삼았다. XPS Mn 2p 스펙트럼 분석 결과, 단괴의 중심부에서 외곽부로 이동함에 따라 망가니즈 산화 상태에 유의미한 변화가 있음을 확인할 수 있었다. 단괴의 중심부는 Mn⁴⁺가 약 67.9%의 비율을 보이는 반면, 단괴의 최외곽부는 환원된 형태의 Mn³⁺+Mn²⁺의 증가로 인해 Mn⁴⁺의 비율이 약 63%로 감소하였다. 이와 같은 단괴 성장에 따른 망가니즈 산화수의 감소는 단괴가 성장함에 따라 토도로카이트에서 버네사이트로 산화망가니즈 광물종이 변화한다는 기존 연구 결과로 설명된다. 또한 O 1s 스펙트럼 분석 결과 단괴 중심부에 비하여 외곽에서 Mn-O-H 결합이 우세하게 나타나는데, 이는 층상형 버네사이트가 우세한 외곽부에서 보다 해수 혹은 공극수로 인한 수화가 효과적으로 일어났음을 시사한다. 본 연구 결과는 망가니즈 단괴의 성장 중 수계의 산화-환원 양상 등 고해양 조건의 변동에 대해 XPS 방법론이 직접적으로 활용될 수 있음을 제시하며, 향후 보다 높은 분해능의 방사광 X선원을 이용한 실험을 통해 보다 세밀한 단위의 망가니즈 산화수 정보의 획득 및 미량 금속원소의 산화 상태 연구가 가능할 것임을 보여준다.

• 청정기술
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• 제16권2호
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• pp.132-139
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• 2010

서로 다른 몰비의 Cu-Mn 혼합산화물을 공침법으로 제조하여 $30^{\circ}C$에서 CO 산화반응을 수행하였다. 제조된 촉매는 CO 산화반응에서 반응 활성과 연관시키기 위하여 XRD, $N_2$ 흡착 및 탈착, XPS, $H_2-TPR$ 등의 특성분석을 수행하였다. 제조된 촉매의 질소흡착 등온곡선은 4형태로 7-20 nm크기의 세공이 존재하며, Mn의 함량이 증가함에 따라 BET 표면적은 17에서 $205m^2{\cdot}g^{-1}$ 으로 증가하였다. XPS 분석으로 Cu-Mn 혼합산화물 상의 Cu는 주성분이 2+의 산화상태임을 확인하였고, Mn은 +3과 +4의 산화 상태를 나타냈다. Cu-Mn 촉매의 함량 및 비율에 따른 최적 활성을 실험 조사한 결과, $30^{\circ}C$의 반응온도에서 Cu/(Cu+Mn)의 몰비가 0.5일 때 가장 좋은 활성을 나타냈으며, 이를 기준으로 화산형 형태의 반응 곡선을 나타냈다. 수분 존재하의 CO 산화반응은 활성점에 수분과 CO의 경쟁흡착으로 촉매의 활성을 감소시켰으며 최종적으로는 활성금속 성분과 하이드록실 그룹을 형성하였기 때문이다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권6호
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• pp.583-590
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• 1997

The effects of Mn2O3 and Y2O3 additives on the microstructure and dielectric properties of Sr(Zr, Ti)O3 have been investigated. Powders with Sr(Zr1-xTix)O3(0$\leq$x$\leq$0.1) composition were prepared by the conventional solid state processing from commercial TiO2 and precipitation-processed ZrO2. The powders containing sintering additives of Mn2O3 and Y2O3 were compacted and then sintered at 1,55$0^{\circ}C$ for 4 h to get>97% relative density. Mn2O3 suppressed the grain growth and Y2O3 enhanced the density of sintered body. The oxidation state of Mn ions were determined by a chemical wet method and EPR spectroscopy. Mn ions were present as Mn2+ and Mn4+ in SrZrO3, while as Mn3+ and Mn4+ in Ti-substituted Sr(Zr, Ti)O3. With the substitution of Ti, the lattice parameters of SrZrO3 decreased and its dielectric constant increased with remarkable decrease in Q value. The dielectric constant of Sr(Zr, Ti)O3 was in the range of 30 to 40, Q values 1,200~5,400 at 6 GHz and temperature coefficient of resonant frequency -67~100 ppm/K.