• 한국분말재료학회지
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• 제24권1호
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• pp.41-45
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• 2017

The effects of the heat treatment temperature and of the atmosphere on the dehydrogenation and hydrogen reduction of ball-milled $TiH_2-WO_3$ powder mixtures are investigated for the synthesis of Ti-W powders with controlled microstructure. Homogeneously mixed powders with refined $TiH_2$ particles are successfully prepared by ball milling for 24h. X-ray diffraction (XRD) analyses show that the powder mixture heat-treated in Ar atmosphere is composed of Ti, $Ti_2O$, and W phases, regardless of the heat treatment temperature. However, XRD results for the powder mixture, heat-treated at $600^{\circ}C$ in a hydrogen atmosphere, show $TiH_2$ and TiH peaks as well as reaction phase peaks of Ti oxides and W, while the powder mixture heat-treated at $900^{\circ}C$ exhibits only XRD peaks attributed to Ti oxides and W. The formation behavior of the reaction phases that are dependent on the heat treatment temperature and on the atmosphere is explained by thermodynamic considerations for the dehydrogenation reaction of $TiH_2$, the hydrogen reduction of $WO_3$ and the partial oxidation of dehydrogenated Ti.

• 공업화학
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• 제3권4호
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• pp.722-729
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• 1992

몇 종류의 산화물을 혼합하여 그 장점들이 촉매의 특성으로 나타나도록 하는 복합산화물 촉매의 한 종류로서 스피넬 구조를 이루는 Mg- 및 Bn-페라이트를 촉매로 선정하여 K 첨가에 따른 물성을 분석하고 페라이트상에서 에틸벤젠의 탈수소반응에 대하여 연구하였다. 촉매의 특성분석에는 XRD, BET법, DTA, XPS, TEM, TPD 등의 분석기법을 사용하였다. 페라이트 촉매에 대한 K 첨가 효과를 검토하기 위하여 물성을 종합적으로 분석한 결과, K는 입자의 분산도를 향상시키는 구조적 조촉매로서의 역할과 함께 전자를 공급하는 조촉매로서 작용하였으며, K의 첨가량이 증가함에 따라 산점이 중화되어 그 세기가 약해지면서 산점의 농도는 증가하였다. 반응성을 연구한 결과 페라이트 촉매에 첨가된 K는 강한 산점을 중화시켜 탈수소 반응에 적합한 세기의 산점을 형성하여 스티렌의 선택도를 일정하게 유지하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.264-264
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• 2012

As an environment-friendly alternative energy resource, ethanol may be used to obtain hydrogen, a clean energy source. Thus, studies on catalytic reactions involving ethanol have been studied to understand the underlying principles in the reaction mechanism using various oxide-supported catalysts. Among them, Au-based catalysts have shown a superior activity in producing hydrogen gas. In the present study, Au/$TiO_2$ catalysts were prepared by deposition-precipitation method to understand their catalytic activities toward ethanol and acetaldehyde with increasing gold loading, especially at the very low Au loading regime. A commercially available $TiO_2$ (Degussa P-25) was employed and the Au loading was varied to 0, 0.1, 0.5, and 1.0 wt% respectively. The catalysts showed characteristic x-ray diffraction (XRD) features at $2{\theta}=78.5^{\circ}$ that could be assigned to the presence of gold nanoparticles. Its reactivity measurements were performed under a constant flow of ethanol and acetaldehyde at a flow rate of ${\sim}0.6{\mu}mol/sec$ and the substrate temperature was slowly raised at a rate of 0.2 K/sec. We observed that the overall reactivity of the catalysts increased with increasing Au loading along with selectivity favoring dehydrogenation to product hydrogen gas. In addition, we disclosed various reaction channels involving competitive reaction paths such as dehydrogenation, dehydration, and condensation. In addition, subsequent reactions of acetaldehyde obtained from dehydrogenation of ethanol, were found to occur and produce butene, crotonaldehyde, furan, and benzene. Based on the results, we proposed overall reaction pathways of such reaction channels.

• 한국분말재료학회지
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• 제23권4호
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• pp.303-306
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• 2016

An optimum route to synthesize Ti-Mo system powders is investigated by analyzing the effect of the heat treatment atmosphere on the formation of the reaction phase by dehydrogenation and hydrogen reduction of ball-milled $TiH_2-MoO_3$ powder mixtures. Homogeneous powder mixtures with refined particles are prepared by ball milling for 24 h. XRD analysis of the heat-treated powder in a hydrogen atmosphere shows $TiH_2$ and $MoO_3$ peaks in the initial powders as well as the peaks corresponding to the reaction phase species, such as $TiH_{0.7}$, TiO, $MoO_2$, Mo. In contrast, powder mixtures heated in an argon atmosphere are composed of Ti, TiO, Mo and $MoO_3$ phases. The formation of reaction phases dependent on the atmosphere is explained by the partial pressure of $H_2$ and the reaction temperature, based on thermodynamic considerations for the dehydrogenation reaction of $TiH_2$ and the reduction behavior of $MoO_3$.

• 대한화학회지
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• 제55권1호
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• pp.81-85
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• 2011

이소부탄의 산화탈수소반응(ODH)에 대한 $V_{0.9}Sb_{0.1}O_x$ 촉매계의 5가지 담지체의 촉진효과를 조사하였다. 사용된 5가지 담지체는 감마-알루미나, 알파-알루미나, 실리카-알루미나, 실리카겔, 마그네슘 산화물이다. 촉매는 사용된 담지체에 따라 그 효과가 다르게 나타났다: ${\gamma}-Al_2O_3$ > $\alpha$-$Al_2O_3$ > Si-Al-O> $SiO_2$ $\approx$MgO$\gg$unsupported. V-Sb-O 비율은 별로 촉매 활성과 선택성에 영향을 미치지 않았다. 촉매 성분들이 담지체에 골고루 잘 분포된 이유로 인해 감마-알루미나에 담지된 $V_{0.9}Sb_{0.1}O_x$ 촉매계가 성능이 제일 뛰어났다.

• 한국분말재료학회지
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• 제31권2호
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• pp.132-136
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• 2024

This study investigated the effects of revolution speed and ball size in planetary milling on the microstructure and dehydrogenation behavior of TiH₂ powder. The particle size analysis showed that the large particles present in the raw powder were effectively refined as the revolution speed increased, and when milled at 500 rpm, the median particle size was 1.47 ㎛. Milling with a mixture of balls of two or three sizes was more effective in refining the raw powder than milling with balls of a single size. A mixture of 3 mm and 5 mm diameter balls was the optimal condition for particle refinement, and the measured median particle size was 0.71 ㎛. The dependence of particle size on revolution speed and ball size was explained by changes in input energy and the number of contact points of the balls. In the milled powder, the endothermic peak measured using differential thermal analysis was observed at a relatively low temperature. This finding was interpreted as the activation of a dehydrogenation reaction, mainly due to the increase in the specific surface area and the concentration of lattice defects.

• 청정기술
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• 제18권2호
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• pp.162-169
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• 2012

n-부탄의 탈수소화 촉매로 Pt와 Sn을 알루미나 지지체에 담지하기 위하여 함침법을 이용하여 Pt-Sn/${\theta}-Al_2O_3$ 촉매를 제조하였다. 물리적화학적 특성을 알아보기 위해 XRD, $N_2$ 흡탈착, $NH_3$-TPD, $H_2$-TPR 분석을 실시하였다. 또한 Pt-Sn/${\theta}-Al_2O_3$ 촉매상에서 탈수소반응에 대한 활성에 대한 영향을 관찰하기 위해서 전처리 온도, 전처리 시간, 반응온도, 공간속도에 따른 촉매의 활성에 대한 영향과 더불어 탈수소 반응에 대한 온도 조건에 따른 반응속도의 변화를 관찰하였다. 5~55% 부탄의 전환율 변화에 따른 부텐의 선택도 합은 95% 정도로 일정하게 유지되었다. 아레니우스식을 이용하여 얻은 활성화 에너지 $82.4kJ\;mol^{-1}$이었고, 멱함수를 이용하여 얻은 n-부탄 및 수소의 반응차수는 각각 0.70과 -0.20차로 나타났다.

• 청정기술
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• 제14권2호
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• pp.71-86
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• 2008

본고에서는 산업적으로 효용가치가 막대함에도 불구하고 아직까지 에너지원으로만 사용되고 있는 프로판을 불균일계 촉매를 사용하여 고부가화시키는 방안에 대하여 다루고자 한다. 특히 프로판으로부터 생산 가능하면서도 경제적 가치가 뛰어난 물질이라고 판단되는 프로필렌 및 아크릴로니트릴을 중심으로 서술하였다. 프로필렌의 경우 지금까지 프로판 탈수소화반응을 통하여 제조 가능하였으나 열역학적인 한계를 극복하기 위하여 산소, 이산화탄소 등의 산화제를 이용하는 산화적 탈수소화반응에 대한 현황을 논하였다. 한편 암모니아첨가 산화반응을 통하여 제조할 수 있는 아크릴로니트릴은 지금까지 출발물질로서 프로필렌을 사용하였으나 저렴한 가격에 공급이 가능한 프로판을 원료로 사용하는 경우 경제적 가치가 뛰어나다. 최근 프로판의 암모니아첨가 산화반응에 성능이 우수한 $MoVTeNbO_x$ 촉매가 개발되었지만 그에 대한 추가 연구가 필요한 실정이다. 상기 반응들에 있어서 최대의 관건은 성능이 우수한 불균일계 촉매를 개발하는 것으로서, 촉매 개발 시 파일럿 규모 이상의 공정에 적용시킬 수 있을 것으로 전망한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권4호
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• pp.328-334
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• 2007

2-propanol/acetone/hydrogen 계 화학반응 열펌프 시스템은 발전소의 폐열 등을 이용하기 위한 가장 적합한 반응계로 알려져 있다. 솔-젤법을 이용하여 2-propanol 탈수소화 반응용 5 wt% Pt-alumina 촉매를 다양한 형태로 제조하여 각각의 특성을 알아보았고 각각의 반응성을 비교하였다. Pt-alumina xerogel 촉매는 기존의 담지촉매보다 우수한 반응성을 보였으며 또한 지속성도 우수한 것으로 나타났다. 또한, Pt-alumina aerogel 촉매가 반응속도 면에서 가장 우수한 결과를 보였다. Aerogel 촉매의 지속성을 유지시키기 위해서는 충분한 시간의 숙성과정이 필요한 것으로 나타났으며 이 과정을 통해서 높은 반응성은 물론 안정적인 지속성도 얻을 수 있었다. Pt-alumina aerogel 촉매의 가장 큰 특징은 높은 반응성은 물론, 일반적으로 반응전에 필수적으로 거쳐야하는 고온의 열처리가 전혀 필요 없다는 것으로서 이는 경제적으로 큰 이점을 가진다. 또한 alumina xerogel에 초기함침법으로 Pt를 담지시킨 촉매는 기계적 강도 및 반응성 면에서 우수한 성능을 보였으며 이를 통하여 alumina xerogel은 금속촉매의 지지체로서도 이용할 수 있다는 사실을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.575-583
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• 2019

반응물의 펄스주입에 의한 촉매반응결과는 코크가 많은 반응의 경우 초기반응특성을 연구하는데 유용하다. 프로판의 펄스주입으로 알루미나에 담지된 백금주석촉매의 탈수소 반응 특성을 연구하였다. 프로판 주입전 촉매의 환원을 $550^{\circ}C$에서 한 경우, 환원시간이 1시간인 경우 프로필렌의 수율이 최대가 되었다. PtSn (4.5)촉매를 사용하고, 프로판 펄스 주입에 의해 짧은 접촉시간을 모사한 경우 코크의 양이 매우 적었음을 Raman분석으로 알 수 있었다. 백금의 분산도를 다르게 하기위하여 PtSn (4.5)촉매를 수소로 $900^{\circ}C$에서 신터링 후 공기-재분산시의 온도를 다르게 처리한 후, 프로판 펄스 주입한 결과 공기처리 온도가 $600^{\circ}C$ 일 때 프로판의 전환율과 수율은 가장 높았다. 공기-재분산의 온도가 낮을수록 선택도는 높았다. 백금촉매에 주석함량이 증가함에 따라 프로판 전환율은 낮아졌지만, 프로필렌으로의 선택도는 높아져서, 수율은 증가하였다. 이로부터 주석을 첨가한 백금촉매는 코크의 영향이 적은 반응초기부터 백금촉매보다 활성이 낮다는 것을 알 수 있다. 프로판 펄스주입에 의한 탈수소반응은 COx의 생성에 의해 연속주입에 의한 결과보다 높은 전환율을 보이고, 코크의 양이 매우 적은 특징을 보이고 있다. COx의 생성에 의한 선택도 하락은 환원온도와 시간을 증가시키면 줄일 수 있다.