• 대한화학회지
• /
• 제36권5호
• /
• pp.685-691
• /
• 1992

디포스핀을 포함한 몇가지 $d^8$ 전이금속착물$(MCl_2PP)$은 출발물질 $K_nMCl_m$을 사용하여 합성하였다. 중심금속(M)은 Ni(II), Pd(II), Pt(II), Au(III)이며, 디포스핀(PP)은 bis(diphenylphosphino)methane(dppm), bis(diphenylphosphino)ethane(dppe), bis(diphenylphosphino)propane (dppp) 및 bis(diphenylphosphino)ethylene(dppety)이었다. 착물의 조성이나 특성은 원소분석과 $^1H-NMR$, $^{31}P-NMR$ 및 UV-Visible 스펙트럼을 이용하여 확인하였다. 이들 착물의 촉매적 활성은 3(2H)-furanone 및 cyclic carbonate 생성반응에 대하여 각각 조사하였다. 2-methyl-3-butyn-2-ol로부터 생성물 3(2H)-furanone을 얻은 반응 (1)에서 Ni(II)-, Pd(II)-diphosphine 착물은 좋은 촉매적 효과를 나타내었다. 그러나 이들 diphosphine 착물들은 cyclic carbonate 생성반응 (2)에 대해 촉매제로서의 활성을 거의 나타내지 않았다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.346-352
• /
• 2012

The properties of methane oxidation were studied in this research over transition metal containing $CeO_2$ (TM/$CeO_2$, TM=Ni, Co, Cu, Fe) with TM content of 5 wt. % at atmospheric pressure. The characteristics of catalysts were investigated by various characterization techniques, including XRD, GC, SEM and EPMA analyses. The catalytic tests were carried out in a fixed Rmix ratio of 1.5 ($CH_4/O_2$) in a fixed-bed reactor operating isothermally at atmospheric pressure. Only the Ni/$CeO_2$ catalysts showed syngas production above $400^{\circ}C$ via typical partial oxidation reaction whereas other catalysts induced complete oxidation resulting in the production of $CO_2$ and $H_2O$ in whole reaction temperature range. From the quantitative analysis on carbon deposition after catalytic tests, Cu/$CeO_2$ was found to show the highest resistance on carbon deposition. Therefore Cu can be proposed as an efficient catalyst element which can be combined with a conventional Ni-based SOFC anode to enhance the carbon tolerance.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제31권12호
• /
• pp.3543-3548
• /
• 2010

A kinetic study on nucleophilic displacement reactions of 2-pyridyl X-substituted benzoates 1a-e with potassium ethoxide (EtOK) in anhydrous ethanol is reported. Plots of pseudo-first-order rate constants ($k_{obsd}$) vs. $[EtOK]_o$ exhibit upward curvature. The $k_{obsd}$ value at a fixed $[EtOK]_o$ decreases steeply upon addition of 18-crown-6-ether (18C6) to the reaction mixture up to [18C6]/$[EtOK]_o$ = 1 and then remains nearly constant thereafter. In contrast, $k_{obsd}$ increases sharply upon addition of LiSCN or KSCN. Dissection of $k_{obsd}$ into $k_{EtO^-}$ and $k_{EtOM}$ has revealed that ion-paired EtOK is more reactive than dissociated $EtO^-$, indicating that $K^+$ ion acts as a Lewis acid catalyst. Hammett plots for the reactions of 1a-e with dissociated $EtO^-$ and ion-paired EtOK result in excellent linear correlation with $\rho$ values of 3.01 and 2.67, respectively. The $k_{EtOK}/k_{EtO^-}$ ratio increases as the substituent X in the benzoyl moiety becomes a stronger electron-donating group. $K^+$ ion has been concluded to catalyze the current reaction by stabilizing the transition state through formation of a 6-membered cyclic complex.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제29권1호
• /
• pp.117-121
• /
• 2008

Pseudo-first-order rate constants (kobsd) have been measured spectrophotometrically for nucleophilic substitution reactions of 5-nitro-8-quinolyl benzoate (5) with alkali metal ethoxides, EtO?M+ (M+ = Li+, Na+ and K+) in anhydrous ethanol (EtOH) at 25.0 0.1 C. The plots of kobsd vs. [EtO?M+] exhibit upward curvatures, while the corresponding plots for the reactions of 5 with EtO?Na+ and EtO?K+ in the presence of complexing agents, 15-crown-5-ether and 18-crown-6-ether are linear with rate retardation. The reactions of 5 with EtO?Na+ and EtO?Li+ result in significant rate enhancements on additions of Na+ClO4, indicating that the M+ ions behave as a catalyst. The dissociated EtO and ion-paired EtOM+ have been proposed to react with 5. The second-order rate constants for the reactions with EtO (kEtO) and EtOM+ (kEtOM+) have been calculated from ion-pairing treatments. The kEtO and kEtOM+ values decrease in the order kEtONa+ > kEtOK+ > kEtOLi+ > kEtO, indicating that ion-paired EtOM+ species are more reactive than the dissociated EtO ion, and Na+ ion exhibits the largest catalytic effect. The M+ ions in this study form stronger complex with the transition state than with the ground state. Coordination of the M+ ions with the O and N atoms in the leaving group of 5 has been suggested to be responsible for the catalytic effect shown by the alkali metal ions in this study.

• 세라미스트
• /
• 제23권2호
• /
• pp.200-210
• /
• 2020

Supported catalysts are at the heart of manufacturing essential chemical, agricultural and pharmaceutical products. While the longevity of such systems is critically hinged on the durability of metal nanoparticles, the conventional deposition/dispersion techniques are difficult to enhance the stability of the metal nanoparticles due to the lack of control over the interaction between metal-support. Regarding this matter, ex-solution has begun to be recognized as one of the most promising methodologies to develop thermally and chemically robust nanoparticles. By dissolving desired catalysts as a cation form into a parent oxide, fine and uniformly distributed metal nano-catalysts can be subsequently grown in situ under reductive heat treatment, which is referred to ex-solution. Over the several years, ex-solved analog has resulted in tremendous progress in the chemical-electrochemical applications due to the exceptional robustness coupled with ease synthesis. Herein, we describe the ex-solution process in detail which therein introducing the unique characteristics of ex-solved particles that distinguish them from conventionally dispersed nanoparticles. We then go through the history of science regarding the ex-solution phenomena and summarize several major research achievements which embrace the ex-solved nanoparticles to markedly promote the catalytic performances. In conclusion, we address the remaining challenges and the future perspectives of this rapidly growing field.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제51권4호
• /
• pp.443-454
• /
• 2013

콜로이드 실리카와 가용성 실리카를 이용하여 나트륨이 첨가되지 않은 다양한 금속이온 첨가 MCM-41 촉매를 제조하였다. 전이금속 이온인 $V^{5+}$, $Co^{2+}$ 및 $Ni^{2+}$이 MCM-41에 첨가되었을 경우 기공벽 내의 실리콘 이온과 등방치환을 하여 실리카 기공벽 내에서 독립된 단일 활성점을 형성하여 우수한 환원 및 활성 내구성을 보였다. 수소 승온 환원법을 이용하여 Co-MCM-41 촉매의 기공 곡률 반경효과에 대해 검토해 본 결과, 적절한 환원 처리와 기공 크기 및 pH 조절에 따라 코발트 금속입자의 크기를 1nm 이하의 범위에서 조절할 수 있었으며, 이 미세 금속 입자들은 표면 금속이온들과의 결합으로 인해 상당한 고온 안정성이 있음을 발견하였다. 완전 환원 후에도 비정형 실리카의 부분 덮힘으로 인해 금속 입자들의 표면 이동 및 뭉침 현상이 현저히 저하되는 것을 볼 수 있었다. 이들 촉매의 반응 예로 금속 입자 크기에 민감한 단일층 탄소 나노튜브의 합성을 Co-MCM-41을 이용하여 실시하였고, 금속 입자의 안정성 시험반응으로 Co 및 Ni-MCM-41을 이용한 CO 메탄화 반응, V-MCM-41을 이용한 메탄올 및 메탄의 부분 산화반응 및 기공곡률 반경이 촉매활성에 미치는 영향 등을 살펴보았다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제24권3호
• /
• pp.223-229
• /
• 2013

Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is a power generation system to convert chemical energy of fuels and oxidants to electricity directly by electrochemical reactions. As a catalyst support for PEMFCs, carbon black has been generally used due to its large surface area and high electrical conductivity. However, under certain circumstances (start up/shut down, fuel starvation, ice formation etc.), carbon supports are subjected to serve corrosion in the presence of water. Therefore, it would be desirable to switch carbon supports to corrosion-resistive support materials such as metal oxide. $TiO_2$ has been attractive as a support with its stability in fuel cell operation atmosphere, low cost, commercial availability, and the ease to control size and structure. However, low electrical conductivity of $TiO_2$ still inhibits its application to catalyst support for PEMFCs. In this paper, to explore feasibility of $TiO_2$ as a catalyst support for PEMFCs, $TiO_2$ nanofibers were synthesized by electrospinning and calcinated at 600, 700, 800 and $900^{\circ}C$. Effects of calcination temperature on crystal structure and electrical conductivity of electrospun $TiO_2$ nanofibers were examined. Electrical conductivity of $TiO_2$ nanofibers increased significantly with increasing calcination temperature from $600^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$ and then increased gradually with increasing the calcination temperature from $700^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$. It was revealed that the remarkable increase in electrical conductivity could be attributed to phase transition of $TiO_2$ nanofibers from anatase to rutile at the temperature range from $600^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$.

• 전기화학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.97-104
• /
• 2020

전기 물 분해 기술 중 주요 과제 중 하나는 귀금속의 Ir과 Ru 기반의 촉매를 대체할 수 있는 고성능, 저비용의 산소 발생 반응 (OER) 촉매를 개발하는 것이다. 본 연구에서는 CoSO₄와 Fe(NO₃)₃ 수용액을 1차 가열 후 KNO₃와 NaOH 추가 반응을 이용한 침전법을 이용하여 OER 촉매로 사용 가능한 역스피넬 구조의 약 44 nm 크기를 갖는 CoFe₂O₄ 나노 입자를 합성하였다. CoFe₂O₄ 나노 입자의 합성 시간을 조절하여 입자 및 결정립 크기를 제어하였다. CoFe₂O₄ 나노 입자의 합성 시간이 6시간일 때, 높은 전도성과 전기 화학 표면적을 가졌다. 이 CoFe₂O₄ (6 h)는 전류 밀도 10 mA/㎠의 과전압 및 Tafel slope는 각각 395 mV 및 52 mV/dec으로 나타났다. 또한, 이 촉매는 10 mA/㎠에서 18시간 동안 우수한 내구성을 나타냈다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제33권5호
• /
• pp.196-201
• /
• 2023

수소에너지 생산을 위한 물분해 시스템의 효율을 향상시키기 위해서는, 수소발생반응 (HER)과 산소발생반응(OER) 각각에서 촉매로 인한 전기화학적 반응에서의 높은 과전압의 감소가 수반되어야 한다. 그 중에서도 전이금속 기반의 화합물(수산화물, 황화물 등)은 현재 상용되고 있는 백금 등의 귀금속을 대체할 촉매 재료로써 주목받고 있다. 본 연구에서는, 저렴한 금속 다공성 소재인 Ni foam을 지지체로 사용하고, 수열합성 공정을 통해 β-Ni(OH)₂ 마이크로결정을 합성하고자 하였다. 또한 전기화학적 특성을 향상시키기 위하여 Fe을 도핑하여 합성된 β-Ni(OH)₂ 마이크로 결정의 형상, 결정구조 및 물분해 특성의 변화를 관찰하였으며, 상용 수전해 시스템의 촉매로서의 적용가능성을 검토하였다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제34권1호
• /
• pp.30-35
• /
• 2024

수소에너지 생산을 위한 물분해 시스템의 효율을 향상시키기 위해서는, 수소발생반응(HER)과 산소발생반응(OER) 각각에서 촉매로 인한 전기화학적 반응에서의 높은 과전압의 감소가 수반되어야 한다. 그 중에서도 전이금속 기반의 화합물들은 현재 상용되고 있는 백금 등의 귀금속을 대체할 촉매 재료로써 주목받고 있다. 본 연구에서는, 저렴한 금속 다공성 소재인 니켈폼(Ni foam)을 지지체로 사용하고, 수열합성 공정을 통해 Fe-doped β-Ni(OH)₂ 마이크로결정을 합성하였다. 또한 OER 특성을 향상시키기 위하여 Mo을 동시도핑하여 합성된 Fe-Mo co-doped β-Ni(OH)₂ 마이크로결정의 형상, 결정구조 및 수전해 특성의 변화를 관찰하였으며, 상용 수전해 시스템의 촉매로서의 적용가능성을 검토하였다.