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산화철 허니컴 구조 촉매를 활용한 일산화탄소 저온 산화반응 연구

Honeycomb-structured Fe2O3 Catalysts for Low-temperature CO Oxidation

이동헌 ( Donghun Lee ) , 엄성현 ( Sunghyun Uhm )
  • : 한국공업화학회
  • : 공업화학 30권2호
  • : 연속간행물
  • : 2019년 04월
  • : 151-154(4pages)

DOI


목차

1. 서 론
2. 실험방법
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
감 사
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코디어라이트 허니컴 표면에 알루미나 워시코트 지지체를 형성시키고 비교적 단순한 건식 코팅 공정으로 산화철 촉매를 코팅함으로써 실제 환경에 효과적으로 적용이 가능한 모노리스 구조 촉매를 제조하였다. 허니컴 통로 벽 구석으로 형성된 워시코트 알루미나 미세 기공으로 균일하게 코팅된 산화철 촉매를 확인하였으며, 일산화탄소 산화 반응에 적용하기 위하여 산화철 촉매의 열처리 효과를 검증하였다. 350 ℃ 부근에서 열처리한 산화철 촉매가 가장 우수한 촉매 성능을 발휘하였고, 200 ℃ 이상의 온도 영역에서 100% 전환율을 나타내었다.
We report the effective fabrication processes for more practical monolith catalysts consisting of washcoated alumina on a cordierite honeycomb monolith (CHM) and iron oxides nanoparticles in the alumina prepared by a simple dry coating method. It is confirmed that iron oxide nanoparticles were well deposited into the mesopore of washcoated alumina which is formed on the corner wall of honeycomb channel, and the effect of annealing temperature was evaluated for carbon monoxide oxidation catalysts. Fe2O3/γ-Al2O3/CHM catalysts annealed at 350 ℃ exhibited the most enhanced catalytic activity, 100% conversion efficiency at more than 200 ℃ operating temperature.

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간행물정보

  • : 공학분야  > 화학공학
  • : KCI등재
  • : SCOPUS
  • : 격월
  • : 1225-0112
  • : 2288-4505
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1990-2019
  • : 3670


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12차원 이황화몰리브덴의 성질, 제조 및 에너지 저장 소자 응용

저자 : 최봉길 ( Bong Gill Choi )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 133-140 (8 pages)

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Two-dimensional (2D) ultrathin molybdenum dichalcogenides MoS2 has gained a great deal of attention in energy conversion and storage applications because of its unique morphology and property. The 2D MoS2 nanosheets provide a high specific surface area, 2D charge channel, sub-nanometer thickness, and high conductivity, which lead to high electrochemical performances for energy storage devices. In this paper, an overview of properties and synthetic methods of MoS2 nanosheets for applications of supercapacitors and rechargeable batteries is introduced. Different phases triangle prismatic 2H and metallic octahedral 1T structured MoS2 were characterized using various analytical techniques. Preparation methods were focused on top-down and bottom-up approaches, including mechanical exfoliation, chemical intercalation and exfoliation, liquid phase exfoliation by the direct sonication, electrochemical intercalation exfoliation, microwave-assisted exfoliation, mechanical ball-milling, and hydrothermal synthesis. In addition, recent applications of supercapacitors and rechargeable batteries using MoS2 electrode materials are discussed.

2고선택성 유수분리 소재 기술

저자 : 엄성현 ( Sunghyun Uhm ) , 최광순 ( Kwang-soon Choi ) , 이동헌 ( Donghun Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 141-144 (4 pages)

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물 재이용을 위한 오일 폐수 처리 기술은 일반적으로 물과 오일을 분리하고자 하는 유수분리장치를 이용하는데, 최근 다양한 표면 개질 방법을 이용하여 기능성이 향상된 유수분리막을 기반으로 유수분리장치를 구현하고자 하는 연구개발이 지속적으로 이어지고 있다. 분리막 소재 기술은 분리 선택성 및 내구성 등 성능뿐만 아니라 경제성 및 가공성 등 상용화를 위한 적용성이 검토되어야 하며, 소재의 최적 성능을 최대한 발휘될 수 있도록 효과적인 장치가 구비되어야 한다. 본 논문에서는 분리막 소재의 상용 수준의 대면적 가공성 및 효과적인 유수분리 장치에 대해서 고찰하고자 한다.

3추출 용매에 따른 Lactobacillus plantarum 발효 우슬의 항염증 효과 증진

저자 : 조은솔 ( Eun Sol Jo ) , 우영민 ( Young Min Woo ) , 김옥주 ( Ok Ju Kim ) , 조민영 ( Min Young Jo ) , 안미영 ( Mee Young Ahn ) , 이재화 ( Jae-hwa Lee ) , 하종명 ( Jong-myung Ha ) , 김안드레 ( Andre Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 145-150 (6 pages)

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본 연구에서는 우슬(Achyranthes japonica, AJ)과 Lactobacillus plantarum으로 발효한 우슬(AJ-LP)을 5가지 용매(물, 에탄올, 헥산, 아세트산에틸, 부탄올)로 추출하여 RAW264.7 세포에서 항염증 활성에 미치는 영향을 확인하였다. Lipopolysaccharide (LPS)로 유도된 RAW264.7 세포에서 nitric oxide (NO) 및 cytokine 생성을 측정하였으며 western blot으로 cyclooxygenase-2 (COX-2)와 nitric oxide synthase (iNOS)의 발현 정도를 관찰하였다. 세포 독성은 CCK assay를 통해 확인하였으며 독성을 가지지 않는 농도인 100 μg/mL로 실험을 진행하였다. NO 생성 저해 활성 결과 AJ-LP를 에탄올(E)로 추출한 시료가 LPS만 처리한 control군에 비해 약 74%로 저해율이 가장 높았으며 염증관련 cytokine인 Interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor-α (TNF-α), and Interleukin-1β (IL-1β)의 결과에서도 약 57, 70, 74%의 저해율로 우수한 효능을 보였다. COX-2와 iNOS 발현결과 AJ군에서 대조군(20-hydroxyecdysone)의 저해율이 가장 높은 것으로 나타났다. AJ-LP군에서 COX-2 발현량은 헥산(H)으로 추출한 시료가 대조군에 비해 약 16%로 감소하였고 iNOS 발현량은 부탄올(B)으로 추출한 시료가 약 7%로 감소하였다. 이상의 결과들에서 우슬보다 L. plantarum으로 발효한 우슬이 천연물 소재로서의 활용 가능성이 높음을 시사하였다.

4산화철 허니컴 구조 촉매를 활용한 일산화탄소 저온 산화반응 연구

저자 : 이동헌 ( Donghun Lee ) , 엄성현 ( Sunghyun Uhm )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 151-154 (4 pages)

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코디어라이트 허니컴 표면에 알루미나 워시코트 지지체를 형성시키고 비교적 단순한 건식 코팅 공정으로 산화철 촉매를 코팅함으로써 실제 환경에 효과적으로 적용이 가능한 모노리스 구조 촉매를 제조하였다. 허니컴 통로 벽 구석으로 형성된 워시코트 알루미나 미세 기공으로 균일하게 코팅된 산화철 촉매를 확인하였으며, 일산화탄소 산화 반응에 적용하기 위하여 산화철 촉매의 열처리 효과를 검증하였다. 350 ℃ 부근에서 열처리한 산화철 촉매가 가장 우수한 촉매 성능을 발휘하였고, 200 ℃ 이상의 온도 영역에서 100% 전환율을 나타내었다.

5디메틸포름아마이드 추출에 의한 폐플라스틱 열분해유 유분의 품질향상

저자 : 김수진 ( Su Jin Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 155-159 (5 pages)

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폐플라스틱 열분해유(WPPO) 유분의 품질향상의 일환으로 WPPO 유분 중에 함유된 파라핀 성분의 회수를 디메틸포름 아마이드(DMF) 평형추출에 의해 검토했다. 원료로서는 WPPO를 단증류하여 회수한 유출온도 120~350 ℃의 유분을, 용매로서는 DMF 수용액을 각각 사용했다. 초기 용매 중의 물의 질량분율(yw,0)이 증가할수록 추잔유 중의 파라핀 성분(C12, C14, C16, C18)의 농도는 감소했으나, 초기 용매/원료의 질량비(S/F)0의 증가는 역으로 추잔유 중의 파라핀 성분의 농도를 증가시켰다. (S/F)0 = 10에서 회수된 추잔유 중의 C12, C14, C16, C18 파라핀 성분의 농도는 원료의 농도에 비해 약 1.37, 2.00, 2.46, 3.13배 각각 높았다. 또한 yw,0의 증가와 (S/F)0의 감소는 파라핀 성분의 회수율(추잔유 중의 잔류율)을 급격히 증가시켰다. 본 연구를 통해 회수한 추잔유는 신재생에너지로 사용이 가능할 것이라 기대된다.

6활성탄소섬유에 도입된 산소작용기와 초산 분자와의 상호작용에 따른 가스 흡착 특성

저자 : 송은지 ( Eun Ji Song ) , 김민지 ( Min-ji Kim ) , 한정인 ( Jeong-in Han ) , 최예지 ( Ye Ji Choi ) , 이영석 ( Young-seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 160-166 (7 pages)

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본 연구에서는 새집증후군 유발 가스인 초산 가스에 대한 활성탄소섬유의 흡착 성능을 향상시키기 위하여, 산소플라즈마 처리를 통해 활성탄소섬유에 산소작용기를 도입하였다. 산소플라즈마 처리 시 주입되는 산소 가스의 유량이 증가할수록 산소플라즈마 활성종이 더 많이 생성되었다. 이로 인해 물리적 및 화학적인 식각이 더 많이 발생하여 활성 탄소섬유의 비표면적이 감소하였다. 특히, 60 sccm의 산소 가스 유량이 주입된 시료(A-O60)의 비표면적의 경우 미처리 시료와 비교하여 약 6.95% 감소된 1,198 ㎡/g까지 감소하였다. 반면, 산소플라즈마 처리 시 주입되는 산소 가스의 유량이 증가할수록 활성탄소섬유 표면에 도입되는 산소 함량이 증가하였으며, 최대 35.87%까지 도입되었음을 확인하였다. 또한, 산소플라즈마 처리된 활성탄소섬유의 초산 가스 흡착 성능은 미처리 활성탄소섬유 대비 최대 43% 향상되었다. 이것은 산소플라즈마 처리에 의해 도입되는 O=C-O와 같은 산소작용기와 초산 분자 사이의 쌍극자 모멘트에 의한 수소결합 형성에 기인한다.

7경옥 가루 표면 개질과 화장품에의 응용을 위한 제형 연구

저자 : 김용우 ( Yong Woo Kim ) , 박수남 ( Soo Nam Park )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 167-177 (11 pages)

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경옥 가루는 화장품 제형에 적용 시 분체의 응집 현상으로 인해 제형 안정성에 영향을 주는 단점이 있다. 이러한 문제점을 개선코자 경옥 가루 표면 개질을 통한 새로운 복합 분체를 개발하였고 이를 고형 밤 파운데이션과 선 스틱에 적용하였다. 본 연구에서는 다양한 표면 개질제 중 triethoxycaprylylsilane을 최적의 성분으로 선정하였고 경옥 가루 복합체를 제조하여 각 제형에 적용하였다. 그 결과 고형 밤 파운데이션에서는 제품 자체 색상에 대한 선명도를 유지해 주는 역할을 했고, 선 스틱의 경우는 UVB 영역에서 기존 대비 약 30% 향상된 자외선 차단 효과를 나타내었다. 관능 평가에서 경옥 가루 복합체를 함유하는 제형은 전반적인 지표에서 높은 점수를 나타내었다. 안정성 평가 결과에서는 변색, 변취 및 경도 변화에 대해 안정성이 확인되었다. 결론적으로 경옥 가루 복합체는 무기안료로써 제형 안정성이 확보되었으며, 제품의 색채 선명성 유지 및 자외선 차단제의 부스터 역할도 수행하는 다기능 소재로써 화장품에 응용 가능성이 있음을 확인하였다.

8결정화에 의한 4성분계 에너지 복합체 제조 및 열분해 특성

저자 : 김병수 ( Byoung-soo Kim ) , 김재경 ( Jae-kyeong Kim ) , 안익성 ( Ik-sung Ahn ) , 김현수 ( Hyoun-soo Kim ) , 구기갑 ( Kee-kahb Koo )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 178-185 (8 pages)

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결정화/응집 공정을 이용하여 금속/금속산화물/분자화약/산화제로 구성된 구형 4성분계 복합체 3종을 제조하였다. 열중량 분석(TGA) 및 시차주사열량법(DSC)에 의한 열 특성 분석 결과 복합체를 이룬 분자화약의 분해 구간이 단축됨을 관찰하였고, ammonium perchlorate(AP) 분해 생성물인 HCl 및 ClO2에 의한 자가 촉매 반응에 의한 것으로 해석된다. 활성화 에너지 분석 결과 분자화약 분해 종료 구간에서 급격하게 활성화 에너지가 감소함을 확인할 수 있었으며, 이는 분자화약 분해 생성물 중 공통으로 발생하는 HNO2에 의한 것으로 판단된다. 본 연구에서 복합체 열분해 분석 결과로 부터 Distributed Activation Energy Model (DAEM)에 의해 모사된 활성화 에너지가 model-fitting 분석법인 Kissinger-Akahira-Sunose와 Flynn-Wall-Ozawa model에 의한 모사치보다 정확도가 대단히 우수함을 알 수 있었다.

9폴리피롤-사이클로덱스트린 혼성체를 이용한 유해화합물질의 검출

저자 : 배준원 ( Joonwon Bae )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 186-189 (4 pages)

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폴리피롤(polypyrrole)은 전기를 전도하는 고분자로 뛰어난 전기적 신호 전달을 지니며, 사이클로덱스트린(cyclodextrin)은 환형다당류(cyclic oligosaccharide) 분자들로서 저분자량 물질을 포획할 수 있는 친환경 물질로 널리 활용되고 있다. 따라서 이들 두 가지 물질을 혼합하여 혼성체를 제조할 수 있다면 사이클로덱스트린이 host가 되어 guest 물질을 포획하였을 때 발생하는 전기 신호를 폴리피롤이 민감하게 전달할 수 있게 되어 우수한 감지 능력을 갖게 된다. 따라서 본 연구에서는 폴리피롤/사이클로덱스트린 혼성체를 간단한 수용액 방식으로 제조하여, 제조된 혼성체를 하이드로젤(hydrogel)에 도입하여 건조한 후 금 전극 위에 적용하여 대표적인 유해성 분자인 메틸파라벤(methyl paraben)을 검출할 수 있는지에 대해서 살펴보았다. 그리고 폴리피롤만으로 이루어진 물질과 비교해 봤을 때, 사이클로덱스트린의 도입 효과는 존재하는 것으로 나타났다. 이 연구는 전도성 고분자와 친환경 분자 혼성체를 유해물질 감지에 활용할 수 있는 가능성을 제시하고 있다.

10활성탄을 이용한 메틸 그린 흡착에 있어서 등온선, 동력학 및 열역학 파라미터에 대한 연구

저자 : 이종집 ( Jong Jib Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 30권 2호 발행 연도 : 2019 페이지 : pp. 190-197 (8 pages)

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활성탄을 사용하여 수용액으로부터 메틸 그린 염료의 흡착에 대해 초기농도와 접촉시간 및 온도를 흡착변수로 사용하여 조사하였다. 흡착평형관계는 Freundlich 등온식에 잘 맞았다. 평가된 Freundlich 분리계수(1/n = 0.212~0.305)로부터 이 흡착공정이 효과적인 처리영역(0 < RL < 1)에 속하는 것을 알았다. BET식으로부터 얻은 등온포화용량은 온도가 증가할수록 커졌다. Dubinin-Radushkevich식으로 구한 흡착에너지값(E = 316.869~340.049 J/mol)으로부터 흡착공정이 물리흡착공정임을 알았다. 흡착속도실험결과는 유사 2차 반응속도식에 잘 맞는 것으로 나타났다. 자유에너지(-5.421~-7.889 kJ/mol)와 엔탈피(31.915 kJ/mol)는 흡착공정이 자발적이고 흡열반응으로 진행되었다고 알려주었다. 등량흡착열은 평형흡착량이 증가함에 따라 커졌으며, 표면 덮임이 증가됨에 따라 흡착제-흡착질의 총 상호작용도 증가하였다.

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