KIM, SEONG-SOO;LEE, SEUNG-JAE;PARK, SUNG-YOUL;KIM, JIN-GUL
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.31
no.5
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pp.419-428
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2020
The kinetics of direct methanation over activated charcoal-supported molybdenum catalyst at 30 bar was studied in a cylindrical fixed-bed reactor. When the temperature was not higher than 400℃, the CO conversion increased with increasing temperature according to the Arrhenius law of reaction kinetics. While XRD and Raman analysis showed that Mo was present as Mo oxides after reduction or methanation, TEM and XPS analysis showed that Mo2C was formed after methanation depending on the loading of Mo precursor. When the temperature was as high as 500℃, the CO conversion was dependent not only on the Arrhenius law but also on the catalyzed reaction by nanoparticles, which came off from the reactor and thermocouple by metal dusting. These nanoparticles were made of Ni, Fe, Cr and alloy, and attributed to the formation of carbon deposit on the wall of the reactor and on the surface of the thermocouple. The carbon deposit consisted of amorphous and disordered carbon filaments.
Turquoise blue pigment of Vanadium-zircon blue (DCMA number 14-42-2), which was already commercialized, was stable to be reproduced but insufficient to give strong blue. However, it possible to obtain more intense blue by partially substituting cobalt ions into the willemite($Zn_2SiO_4$) lattice classified into DCMA number 7-10-2 for blue ceramic pigment. By the composition of willemite $Co_xZn_{2-x}SiO_4$(X=0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09 mole), this study used reagent grade zinc oxide, cobalt oxide and silicon dioxide as starting materials, carrying out the synthesis with solid reaction method by adding $H_3BO_3$ as a mineralizer. The firing temperature was between $1200^{\circ}C$ and $1400^{\circ}C$. The characteristics of synthesized pigment were analyzed by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and SEM and the characteristics of color tones were analyzed by UV-Vis spectroscopy and CIE-$L^*a^*b^*$ measurement. As a result, the optimal composition was $Zn_{1.95}Co_{0.05}$ with 1wt% of $H_3BO_3$ as a mineralizer and firing condition was $1350^{\circ}C$/3 h. $L^*a^*b^*$ value was 29.25, 41.03, -59.93 for on glaze pigment and 37.03, 36.41, -60.03 for under glaze pigment.
When metal oxides are added into crystalline glaze, colors of glaze and crystals are similar as colorants generally. But the case of NiO in zinc crystalline glaze is different from general color development. When NiO is added to zinc crystalline glaze it can develop two or three colors. The active use of color development mechanism by adding NiO to the zinc crystalline glaze to control color of the base glaze and crystal with stability is investigated. This report is expected to contribute to the ceramic industry in improving application of zinc crystalline glaze. For the experiment of NiO, the quantity of NiO additives is changed to the base glaze for the most adequate formation of willemite crystal from previous research and firing condition: temperature increasing speed $5^{\circ}C/min$, holding 1 h at $1270^{\circ}C$, annealing speed $3^{\circ}C/min$ till $1170^{\circ}C$, holding 2 h at $1170^{\circ}C$ then naturally annealed. The samples are characterized by X-ray diffraction (XRD), UV-vis, and Micro-Raman. The result of the procedure as follows; Ni substitutes for Zn ion then glaze develops blue willemite crystals, as if cobalt is used, on brown glaze base. When NiO quantity is increased to over 5 wt%, willemite size is decreased, and the density of the crystal is increased, at the same time $Ni_2SiO_4$ (olivine) phase, the second phase, has been developed. The excessive NiO is reacted with silicate in the glass then developed green $Ni_2SiO_4$ (olivine), and quantity of $Ni_2SiO_4$ (olivine) is increased as quantity of willemite is decreased. It is proved to create three colors, blue, brown and green by controlling the quantity of NiO to the zinc crystalline glaze and it will improve the multiple use of colors to the ceramic design.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.11a
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pp.395-395
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2008
Water-assisted synthesis of carbon nanotubes (CNTs) has been intensively studied in recent years, reporting that water vapor enhances the activity and lifetime of metal catalyst for the CNT growth. While most of these studies has been focused on the supergrowth of CNTs at high temperature, rarely has the similar approach been made for the CNT synthesis at low temperature. Since the metal catalyst are much less active at lower temperature, we expect that the addition of water vapor may increase the activity of catalyst more largely at lower temperature. We synthesized multi-walled CNTs at temperature as low as $360^{\circ}C$ by introducing water vapor during growth. The water addition caused CNTs to grow ~3 times faster. Moreover, the water-assisted growth prolonged the termination of CNT growth, implying the enhancement of catalyst lifetime. In general, a thinner catalyst layer is likely to produce smaller-diameter, longer CNTs. In a similar manner, the water vapor had a greater effect on the growth of CNTs for a smaller thickness of catalyst in this study. To figure out the role of process gases, CNTs were grown in the first stage and then exposed to each of process gases in the second stage. It was shown that water vapor and hydrogen did not etch CNTs while acetylene led to the additional growth of CNTs even faster in the second stage. As-grown CNTs were characterized by scanning electron microscopy (SEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), atomic force microscopy (AFM), and Raman spectroscopy.
Kim, Myoung-Su;Goak, Jeung-Choon;Han, Jong-Hun;Lee, Nae-Sung
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.11a
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pp.396-396
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2008
투명 전도성 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 필름을 터치스크린이나 디스플레이 소자 등의 전극에 응용할 목적으로, CNT 필름의 전기저항 및 광 투과도를 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 단일벽 CNT (single-walled CNT)를 여러 가지 계면활성제로 분산시킨 수용액으로부터 제조한 CNT 필름을 산 처리하여 저항 및 투과도의 변화를 관찰하였다. 우선 계면활성제로 분산시킨 CNT 수용액을 알루미나 재질의 필터에서 정량적으로 진공 필터링하여 CNT 필름을 제조하였다. 알루미나 필터를 sodium hydroxide (NaOH) 수용액으로 용해시켜 제거함으로써 얻은 CNT 필름을 유리기판 위에 부착시킨 후 광 투과도와 먼 저항 (sheet resistance)을 측정하였다. CNT 필름을 질산 ($HNO_3$) 용액에 처리하였을 때 투과도는 1~5 % 향상되었으며, 면 저항은 계면활성제로 분산시킨 CNT 필름 대부분에서 감소하였다. 이는 CNT 표면에 코팅되어 있던 계면활성제들이 산에 의해 제거되었기 때문일 것으로 추측된다. 특히 sodium dodecylbenzene sulfonate (NaDDBS)로 제조한 CNT 필름의 경우, 질산을 처리 전에는 투과도 83%, 면 저항 450 $\Omega$/sq.의 특성을 보였으나, 처리 후에는 각각 86 %, 350 $\Omega$/sq.로 향상되었다. Polyvinyl pyrrolidone (PVP)과 cetyltrimethylammonium bromide (CTAB)를 사용하여 제조한 CNT 필름의 면 저항이 가장 뚜렷한 감소를 보였다. 제조된 필름과 삼 처리된 필름 특성을 Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, UV-Vis spectroscopy 등을 이용하여 분석하였고, 4-point probe로 면 저항을 측정하였다.
Son, Ho Ki;Lee, Young Jin;Kim, Jin-Ho;Hwang, Jonghee;Jeon, Dae-Woo;Lee, Hae-Yong
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.29
no.11
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pp.702-706
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2016
We demonstrated that self-separation FS-GaN (freestanding-GaN) was grown on MELO (maskless epitaxially lateral overgrowth) GaN template by horizontal HVPE (hydride vapor phase epitaxy). Before thick GaN grwoth, MELO GaN template was grown on patterned GaN template by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). The laterally overgrown GaN would consist of a continuous well coalesced layer. The mixed TDD (threading dislocation density) of seed and wing region were $8{\times}10^8cm^{-2}$ and $7{\times}10^7cm^{-2}$, respectively. After thick GaN grown by HVPE, the self-separation between thick GaN and sapphire substrate was generated at seed region. The regions of self-separation for FS-GaN and sapphire were observed by FE-SEM. Moreover, Raman results indicated that the compressive strain of seed and wing regions at FS-GaN substrate were slightly released compared to that of thick GaN grown on conventional GaN template. The optical properties of the FS-GaN substrate were examined by using PL (photoluminescence). The PL exhibited that donor bound exciton and donor acceptor pair were observed at low temperature. The effects on optical and structural properties of FS-GaN substrate have been discussed in detail.
Ha, Yu-Mi;Lim, Da-un;Kim, Yoong Ahm;Jung, Yong Chae
Composites Research
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v.29
no.4
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pp.161-166
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2016
Carbon nanotube buckypaper (CNTs-BP)/thermoplastic polyurethane (PU) elastomer composites were successfully fabricated. The CNTs-BP/PU nanocomposites exhibited simultaneous improvements in both tensile modulus and strength by 1360 and 430%, respectively, as compared to pure PU. Possible reinforcing mechanisms were evidenced by SEM analyses and tensile tests. The CNTs-BP/PU nanocomposites can be potentially used as an inter-reinforcing agent in ultra-lightweight, high-strength aircraft, carbon-fiber-reinforced plastics, etc.
Song, Wooseok;Myung, Sung;Lee, Sun Sook;Lim, Jongsun;An, Ki-Seok
Composites Research
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v.29
no.4
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pp.151-155
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2016
Graphene has been a valuable candidate for use as electrodes for supercapacitors. In order to improve the surface area of graphene, three-dimensional graphene was synthesized on porous Ni nanostructure using thermal chemical vapor deposition and microwave plasma chemical vapor deposition. The structural and chemical characterization of synthesized graphene was performed by scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. It was confirmed that three-dimensional and high-crystalline multilayer graphene onto various substrates was synthesized successfully.
Polymer bonded metalloporphyrins are synthesized by reaction between Fe(III) protoporphyrin or Mn(II) tetrakis(4-N-carboxyphenyl)porphyrin with polystyrene divinylbenzene copolymer. The spectroscopic properties of synthetic polymer bonded metalloporphyrins are investigated by using resonance Raman spectrometer. By synthetic polymer bonded metalloporphyrins as catalyst, which are model of cytochrome P-450 and peroxidases, epoxidation of olefins and oxidation of alkanes are achieved with H2O2 as oxidant. The catalytic efficiencies with polymer bonded metalloporphyrins are improved on that with corresponding nonpolymer bonded metalloporphyrins. Especially those can be reused because of stability against oxidant. Electron donating imidazole derivatives, which are attached in 5th position of central metal of metalloporphyrins, enhance the catalytic efficiencies.
ZnO thin films were grown on Si or $SiO_2$/Si substrates, at growth temperatures ranging from 150 to $400^{\circ}C$, by atomic layer deposition (ALD) using diethylzinc and water. Despite the large band gap of 3.3 eV, the ALD ZnO films show high n-type conductivity, i.e. low resistivity in the order of $10^{-3}\;{\Omega}cm$. In order to understand the high conductivity of ALD ZnO films, the films were characterized with X-ray diffraction, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, elastic recoil detection, Rutherford backscattering, Photoluminescence, and Raman spectroscopy. In addition, the various analytical data of the ZnO films were compared with those of ZnO single crystal. According to our analytical data, metallic zinc plays an important role for the high conductivity in ALD ZnO films. Therefore when the metallic zinc was additionally oxidized with ozone by a modified ALD sequence, the resistivity of ZnO films could be adjusted in a range of $3.8{\times}10^{-3}\;{\sim}\;19.0\;{\Omega}cm$ depending on the exposure time of ozone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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