• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.232-232
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• 2009

최근 WGS반응용 Pt 촉매의 성능 향상을 위한 다양한 담체 및 조촉매(Promotor) 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 선행 연구결과, 입방(Cubic)구조를 가지는 $Ce_{0.8}Zr_{0.2}O_2$ 담체는 정방 입계(Tetragonal)구조를 가지는 $Ce_{0.2}Zr_{0.8}O_2$ 담체 또는 혼합산화물(Mixed oxide)구조를 가지는 $Ce_{0.5}Zr_{0.5}O_2$ 담체 보다 높은 활성과 안전성을 가진다. 이것은 촉매의 성능 향상이 Ce-$ZrO_2$의 결정구조에 의존한다는 것을 나타낸다. 따라서 WGS 반응에서 Ce/Zr 비에 따라 변화된 담체 특성이 Pt 촉매의 활성에 영향이 있을 것으로 예상되며 실험결과 1% Pt/$CeO_2$ 촉매가 가장 높은 활성을 나타내었다. 따라서 Pt/Ce-$ZrO_2$ 촉매의 성능 향상을 위해 Ce-$ZrO_2$ 담체에 조촉매인 Ni을 첨가하여 촉매적 활성을 비교하여 보았다. 촉매는 2%의 Pt과 15%의 Ni로 고정하였고 Ce/Zr 비를 제조변수로 하였다. 제조된 모든 담체는 공침법(Co-precipitation)을 사용하여 제조하였으며 $500^{\circ}C$에서 6시간 소성하였다. Pt 촉매는 함침법 (Incipient wetness impregnation)으로 담지 시켰다. 2% Pt/Ce-$ZrO_2$ 촉매와 2% Pt/15% Ni-Ce-$ZrO_2$ 촉매는 저온영역($200^{\circ}{\sim}320^{\circ}C$)에서 비슷한 CO 전환율을 나타내었으나 고온영역($360^{\circ}C{\sim}400^{\circ}C$)에서는 2% Pt/15% Ni-Ce-$ZrO_2$ 촉매가 더 높은 CO의 전환율을 나타내었다. 이것은 Ni의 영향으로 고온에서 부반응인 메탄화 반응(Methanation reaction)이 생긴 것으로 판단되어 메탄($CH_4$)의 선택도를 살펴본 결과 2% Pt/15% Ni-Ce-$ZrO_2$ 촉매가 고온영역($360^{\circ}{\sim}400^{\circ}C$)에서 급격하게 증가하는 것으로 나타나 메탄화 반응이 일어난 사실을 증명한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.714-722
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• 2019

산 염기성질이 다양하게 존재하는 담체($SiO_2-Y_2O_3$, $Al_2O_3$, $SiO_2-ZrO_2$, $SiO_2$, $TiO_2$, MgO) 상에 17 wt% Ni을 고정한 상태에서 함침법을 사용하여 촉매를 제조하여 수소 존재 하에 에탄올과 암모니아의 환원성 아민화 반응에 대한 촉매활성을 비교 평가하였다. 반응 전후에 있어 사용된 촉매는 X-선 회절, 질소 흡착, 에탄올-승온탈착(EtOH-TPD), 이소프로판올-승온탈착(IPA-TPD), 수소 화학흡착을 사용하여 특성분석을 수행하였다. pH 9.5 이상에서 침전법을 사용하여 $ZrO_2$와 $Y_2O_3$ 담체 제조 시 파이렉스 반응기에서 미량의 Si 용융으로 인해 $SiO_2-ZrO_2$와 $SiO_2-Y_2O_3$ 복합 산화물이 각각 생성되었다. 사용된 촉매 중에서 $Ni/SiO_2-Y_2O_3$ 촉매가 가장 좋은 활성을 보였으며 이는 높은 니켈 분산도와 EtOH-TPD와 IPA-TPD에서의 낮은 탈착온도 등과 밀접한 관련이 있었다. Ni/MgO 촉매상에서의 낮은 촉매 활성은 NiO-MgO 고형물 형성에 기인한 것으로 보이며, $Ni/TiO_2$ 경우에서는 담체-금속 간의 강한 상호 작용으로 인해 낮은 니켈 금속 상 존재로 인해 반응성이 낮게 나왔다. $TiO_2$와 MgO 이외의 담체를 사용한 경우에 있어서 유사한 에탄올 전환율에서의 에틸아민류와 아세토니트릴 선택도는 큰 차이를 보이지 않았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.479-486
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• 2023

본 연구에서는 메탄 습식 개질 반응용 Ni/Al₂O₃ 촉매에 첨가된 Ce_xZr_1-xO₂(CZ)가 촉매 반응 효율에 미치는 효과를 조사하였다. 반응 실험 결과, CZ 조촉매가 첨가된 Ni/Al₂O₃ 촉매는 동일 온도, 동일 steam to carbon ratio에서 Ni/Al₂O₃ 촉매보다 높은 메탄 전환율과 수소 수율을 보였다. 특성 분석 결과, 두 촉매 모두 유사한 기공 구조와 비슷한 Ni 분산도를 가지고 있어 이는 반응 효율에 영향을 미치는 요소가 아님을 확인하였다. 하지만, 라만 분광 분석결과에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매는 Ni/Al₂O₃ 촉매와 달리 CZ상에서 oxygen vacancy가 존재하고, 이는 상대적으로 낮은 반응 온도에서 물 활성화를 촉진시키는 것으로 확인되었다. CZ 조촉매 상의 oxygen vacancy에 의한 물 활성화는 저온 영역에서 CZ 조촉매 첨가 Ni/Al₂O₃ 촉매의 습식 개질 반응 성능을 증대시켰다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제27권6호
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• pp.821-829
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• 2006

A series of catalysts, $NiO/La_2O_3-ZrO_2/WO_3$, for acid catalysis was prepared by the precipitation and impregnation methods. For the $NiO/La_2O_3-ZrO_2/WO_3$ samples, no diffraction lines of nickel oxide were observed, indicating good dispersion of nickel oxide on the catalyst surface. The catalyst was amorphous to X-ray diffraction up to 300 ${^{\circ}C}$ of calcination temperature, but the tetragonal phase of $ZrO_2$ and monoclinic phase of $WO_3$ by the calcination temperatures from 400 ${^{\circ}C}$ to 700 ${^{\circ}C}$ were observed. The role of $La_2O_3$ in the catalyst was to form a thermally stable solid solution with zirconia and consequently to give high surface area and acidity. The high acid strength and high acidity were responsible for the W=O bond nature of complex formed by the modification of $ZrO_2$ with $WO_3$. For 2-propanol dehydration the catalyst calcined at 400 ${^{\circ}C}$ exhibited the highest catalytic activity, while for cumene dealkylation the catalyst calcined at 600 ${^{\circ}C}$ showed the highest catalytic activity. 25-$NiO/5-La_2O_3-ZrO_2/15-WO_3$ exhibited maximum catalytic activities for two reactions due to the effects of $WO_3$ modifying and $La_2O_3$ doping.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권6호
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• pp.506-513
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• 2010

The composite coatings of $(ZrO_2-8Y_2O_3)$/(Ni-22Cr-10Al-1Y) were prepared by the air plasma spraying method. They consisted of (Ni,Cr)-rich regions,$(ZrO_2-Y_2O_3)$-rich regions, and $Al_2O_3$-rich regions that were formed by oxidation of Al from (Ni-22Cr-10Al-1Y) during spraying. The coatings corroded at 800 and $900^{\circ}C$ in NaCl-$Na_2SO_4$ molten salts up to 50 hr. Ni, Cr and Al oxidized to NiO, $Cr_2O_3$ and ${\alpha}-Al_2O_3$, respectively. These oxides and $(ZrO_2-Y_2O_3)$ were dissolved off into the molten salts during hot corrosion, which resulted in the ever-lasting corrosion of the composite coatings. Chromium diffused out from the (Ni,Cr)-rich regions and oxidized to $Cr_2O_3$, which was most frequently found as surface scales. Aluminum retained in the (Ni,Cr)-rich regions were similarly diffused out.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제24권4호
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• pp.427-435
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• 2007

에너지원으로서 수소를 생산하기 위하여 하니컴 구조를 갖는 모노리스에 10 wt% $Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매를 담지한 후 메탄의 수증기 개질 실험을 수행하였다. 다른 $CeO_2/ZrO_2$ 몰비를 갖는 촉매들 중에서, $Ni/CeO_2-ZrO_2(CeO_2/ZrO_2=4/1)$촉매가 $700-800^{\circ}C$에서 높은 메탄의 전환율을 보여 주었다. 10wt% $Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매가 담지된 금속 모노리스 촉매체는 높은 열전도도와 비표면적들로 인하여 좋은 촉매 특성을 보여줌을 확인할 수 있었다. 또한, 금속모노리스 촉매체는 반응물에서 과다의 수증기에 의한 수소 수율에서 크게 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. $GHSV=30,000h^{-1}$, 반응물 비$(H_2O/CH_4=3.0)$ 반응온도 $800^{\circ}C$에서 금속모노리스 촉매체는 98%이상의 메탄의 전환율을 보여주었다. 생성물 가스에서 $CO_2/CO$의 비는 수증기/메탄의 반응물비가 증가할수록 수성가스화 반응에 의하여 증가됨을 알 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권8호
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• pp.2584-2592
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• 2011

Nickel nanoparticle-poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)/$TiO_2-ZrO_2$ composite (Ni-PVP/$TiO_2-ZrO_2$) was prepared by in situ polymerization method. The physical and chemical properties of Ni-PVP/$TiO_2-ZrO_2$ were investigated by XRD, FT-IR, BET, TGA, SEM and TEM techniques. The catalytic performance of this novel heterogeneous catalyst was determined for the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction between aryl halides and phenylboronic acid in the presence of methanol-water mixture as solvent. The effects of reaction temperature, the amount of catalyst, amount of support, solvent, and amount of metal for the synthesis of Ni-PVP/$TiO_2-ZrO_2$, were investigated as well as recyclability of the heterogeneous composite. The catalyst used for this synthetically useful transformation showed considerable level of reusability besides very good activity.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권6호
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• pp.663-668
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• 2007

$Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매를 이용하여 수소 제조를 위한 메탄의 자열개질반응 특성을 조사하였다. 메탄의 자열개질반응에서 촉매의 활성과 안정성을 향상시키기 위해 알루미나가 코팅된 금속 모노리스를 사용하였으며, 금속모노리스 촉매체는 높은 반응온도에서 분말형태의 촉매에 비해 높은 메탄 전환율을 나타내었다. 자열개질반응에 있어서 $H_2O/CH_4/O_2$의 비는 전환율에 영향을 미치는 중요한 변수임을 알 수 있었다. $H_2O/CH_4$ 비가 증가함에 따라 수소 수율은 증가되고, 또한 $O_2/CH_4$ 비가 증가함에 따라 메탄 전환율은 증가하지만 수소 수율은 감소하였다. $Ni/CeO_2-ZrO_2$ 촉매에 0.5 wt%의 귀금속 촉매인 Ru 첨가로 인해 낮은 반응온도에서 촉매 활성이 향상되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.520-528
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• 2008

2-step methane reforming, consisting of syn-gas production and water splitting step, was carried out over Cu-ferrite/$ZrO_2$. To improve the reactivity over Cu-ferrite/$ZrO_2$ presenting low reactivity in 2-step methane reforming, the addition of Ni was considered. As the results, the added Ni to Cu-ferrite/$ZrO_2$ improved the reactivity in syn-gas production step. However, (Cu, Ni) ferrite/$ZrO_2$ showed carbon deposition in syn-gas production step when an excess Ni was added. Furthermore, (Cu, Ni) ferrite/$ZrO_2$ showed the high durability without the deactivation of the medium during repeated ten cycles, although it showed more deposited carbon than the medium without Ni.

• 한국세라믹학회지
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• 제33권11호
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• pp.1260-1266
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• 1996

The effects of SiO2 MnO2 and sintering atmospheres (O2, N2) on the piezoelectric properties and densification behaviors of Pb0.98Cd0.02Zr0.36Ti0.39Ni0.083Nb0.167O3 were investigated. The addition of SiO2 to the system enhanced the rate of densification but supressed the rate of grain growth. On the other hand the addition of MnO2 to the system did not nearly affect the rate of densification but increased slightly the rate of grain growth The densification of Pb0.98Cd0.02Zr0.36Ti0.39Ni0.083Nb0.167O3 containing of SiO2 or MnO2 was promoted with increasing the partial pressure of O2. The relative dielectric constant ($\varepsilon$r) and piezoelectric constant (d33) of Pb0.98Cd0.02Zr0.36Ti0.39Ni0.083Nb0.167O3 containing of SiO2 or MnO2 sintered under O2 atmosphere were higher than under N2 atmosphere. Whereas the mechanical quality factor (Qm) of specimens sintered under O2 atmosphere were lower than under N2 atmosphere. Thus the sintering atmosphere of O2 and N2 in Pb0.98Cd0.02Zr0.36Ti0.39Ni0.083Nb0.167O3 containing of SiO2 or MnO2 acted as donor and acceptor respectively. As the amount of SiO2 increased the relative dielectric constant ($\varepsilon$r) and piezoelectric constant (d33) of Pb0.98Cd0.02Zr0.36Ti0.39Ni0.083Nb0.167O3 but the mechanical quality factor (Qm) did not nearly change, In the case of the addition of MnO2 to the system the relative dielectric constant ($\varepsilon$r) and piezoelectric constant (d33) of Pb0.98Cd0.02Zr0.36Ti0.39Ni0.083Nb0.167O3 sintered under O2 atmosphere decreased rapidly with increasing the amount of MnO2 but they were unchanged with increasing the amount of MnO2 under N2 sintering atmosphere. Therefore the differences of the relative dielect-ric constant ($\varepsilon$r) and piezoelectric constant (d33) due to sintering atmosphere were diminished as the amount of MnO2 increased.