Photoelectron-hole separation efficiency plays an important role in the enhancement of the photocatalytic activity of photocatalysts towards the degradation of organic molecules. In this study, TiO2/TiOF2 heterostructured composite powders with suitable band structures, which structures are able to separate photoelectron-hole pairs, have been synthesized using a simple and versatile ultrasonic spray pyrolysis process. In addition, their phase volume fractions have been controlled by varying the pyrolysis temperature from 400 oC to 800 oC. The structural and optical properties of the synthesized powders have been characterized by X-ray diffraction, scanning electronic microscopy and UV-vis spectroscopy. The powder with a phase volume ratio close to 1, compared with single TiOF2 and other composite powders with different phase volume fractions, was found to have superior photocatalytic activity for the degradation of rhodamine B. This result shows that the TiO2/TiOF2 heterostructure promotes the separation of the photoinduced electrons and holes and that this powder can be applicable to environmental cleaning applications.

Inorganic phosphors based on ZrO2:Eu3+ nanoparticles were synthesized by a salt-assisted ultrasonic spray pyrolysis process that is suitable for industrially-scalable production because of its continuous nature and because it does not require expensive precursors, long reaction time, physical templates or surfactant. This facile process results in the formation of tiny, highly crystalline spherical nanoparticles without hard agglomeration. The powder X-ray diffraction patterns of the ZrO2:Eu3+ (1-20 mol%) confirmed the body centered tetragonal phase. The average particle size, estimated from the Scherrer equation and from TEM images, was found to be approximately 11 nm. Photoluminescence (PL) emission was recorded under 266 nm excitation and shows an intense emission peak at 607 nm, along with other emission peaks at 580, 592 and 632 nm which are indicated in red.

바이오오일은 고품질 화학물질로 이용이 가능하며 차세대 탄화수소 연료와 석유정제업 공급 원료로 사용할 수 있기 때문에 촉망받는 신재생에너지의 하나로 상당한 관심을 받고 있다. 또한 제올라이트는 급속열분해 과정에서 크래킹 반응을 효과적으로 촉진시켜 탈산소 반응을 증가 시키고 탄화수소가 많은 안정된 바이오오일을 만든다. 그래서 본 연구에서는 백합나무 바이오오일 품질개선을 위해 촉매열분해(Control, Blackcoal, Whitecoal, ZeoliteY 및 ZSM-5)를 적용하여 특성을 조사하였다. 바이오오일의 특성 변화를 알아보기 위하여 0.3～1.4 mm 크기의 백합나무 시료 500 g을 465℃에서 1.6초 동안 촉매열분해하여 바이오오일을 제조하였다. 촉매 조건 상태에서 바이오오일의 수율은 Control(54.0%)과 비교하여 Blackcoal(56.2%)를 제외하면, Whitecoal(53.5%), ZeoliteY (51.4%), 및 ZSM-5(52.0%)로 모두 감소했다. 수분 함량이 Control(37.4%)에서 촉매 처리후 37.4~45.2%로 증가함에 따라 발열량((High heating value)은 감소했다. 그러나 다른 다른 바이오오일 특성은 개선되었다. 촉매 적용 결과 바이오오일의 회분과 전산가(TAN)가 감소했고, 특히 수송연료로 중요한 특성인 점도는 Control cP(6,933) 에서 2,578 ~ 4,627 cP로 감소했다. 또한 ZeoliteY는 방향족탄화수소를 생산하고 점도를 개선시키는데 가장 효과적이였다.

본 연구는 폴리스타렌(PS) 수지의 유화공정 효율성 향상을 위해 저온열분해 회분식 반응기를 이용하여, 단일 PS 수지와 Co 및 Mo 촉매를 각각 첨가한 PS 수지를 반응온도(425, 450, 475℃), 반응 시간(20~80분, 15분 간격), 촉매 농도변화에 따른 PS수지의 액화생성물 전환율을 측정하였다. 최적의 열분해 조건은 반응온도 450℃, 반응시간 35분으로 판단되며, 전환된 액화생성물의 주요 성분은 GC/MS 분석결과 스타이렌 및 벤젠유도체가 대부분으로 나타났다. 생성물은 산업통상자원부에서 고시 한 증류성상 온도에 따라 가스, 가솔린, 등유, 경유, 중유로 분류하여 그 수율을 측정하였다. 그리고 45 0℃ 반응온도에서 촉매 사용에 따른 전환율은 Co 촉매 > Mo 촉매 > 무촉매 순이었으며, 생성물 중 가 스, 등유, 경유수율은 Mo 촉매, 가솔린은 무촉매, 중유는 Co 촉매에서 우수한 것으로 나타났다. Co 및 Mo 촉매 혼합 농도별 전환율 및 열분해 생성물 수율은 Co 촉매 100% 사용 시 가장 우수한 것으로 판 단된다.

Using the ultrasonic pyrolysis method, spherical SiO2 powders were synthesized from aqueous SiO2 sol as a starting material. The effects of pyrolysis conditions such as reaction temperature, SiO2 sol concentration, and physical properties of precursor were investigated for the morphologies of the resulting SiO2 powders. The particle size, shape, and crystallite size of the synthesized SiO2 powders were demonstrated according to the pyrolysis conditions. Generally, the synthesized SiO2 particles were amorphous phase and showed spherical morphology with a smooth surface. It was revealed that increased crystallite size and decreased spherical SiO2 particle size were obtained with increases of the pyrolysis reaction temperature. Also, quantity of spherical SiO2 particles decreased with the decrease in the concentration and surface tension of the precursor.

TiOF2, which has remarkable electrochemical and optical properties, is used in various applications such as Li-ion batteries, electrochemical displays, and photocatalysts. In addition, it is possible to utilize the template which is allowed to synthesize fluorine doped TiO2 powders with hollow or faceted structures. However, common synthesis methods of TiOF2 powders have some disadvantages such as the use of expensive and harmful precursors and batchtype processes with a limited production scale. In this study, we report a synthetic route for preparing TiOF2 powders by using an inexpensive and harmless precursor and a continuous ultrasonic spray pyrolysis process under a controlled atmosphere to address the aforementioned problems. The synthesized powder has an average size of 1 μm, a spherical shape, a pure TiOF2 phase, and exhibits a band-gap energy of 3.2 eV.

Fluorine-doped tin oxide (FTO) nanoparticles have been successfully synthesized using ultrasonic spray pyrolysis. The morphologies, crystal structures, chemical bonding states, and electrochemical properties of the nanoparticles are investigated. The FTO nanoparticles show uniform morphology and size distribution in the range of 6-10 nm. The FTO nanoparticles exhibit excellent electrochemical performance with high discharge specific capacity and good cycling stability (620mA h g−1 capacity retention up to 50 cycles), as well as excellent high-rate performance (250 mA h g−1 at 700mAg−1) compared to that of commercial SnO2. The improved electrochemical performance can be explained by two main effects. First, the excellent cycling stability with high discharge capacity is attributed to the nano-sized FTO particles, which are related to the increased electrochemical active area between the electrode and electrolyte. Second, the superb high-rate performance and the excellent cycling stability are ascribed to the increased electrical conductivity, which results from the introduction of fluorine doping in SnO2. This noble electrode structure can provide powerful potential anode materials for high-performance lithiumion batteries.

Hydrogen is considered a potential future energy source. Among other applications of hydrogen, hydrogen-rich water is emerging as a new health care product in industrial areas. Water electrolysis is typically used to generate a hydrogen rich water system. We annealed 10AA carbon paper in air to use it as an electrode of a hydrogen rich water generator. Driven by annealing, structural changes of the carbon paper were identified by secondary electron microscope analysis. Depending on the various annealing temperatures, changes of the hydrophilic characteristics were demonstrated. The crystal structures of pristine and heat-treated carbon paper were characterized by X-ray diffraction. Improvement of the efficiency of the electrochemical oxygen evolution reaction was measured via linear voltammetry. The optimized annealing temperature of 10AA carbon paper showed the possibility of using this material as an effective hydrogen rich water generator.

본 연구에서는 농산부산물의 추출물의 유효 성분 함유량을 최대화 하면서 경제적으로 생산할 수 있는 저온 열분해 탄화 시스템을 개발하기 위하여 왕겨 및 은행잎을 재료로 Thermo Gravimetric Analyzer(TGA;열중량분석기) 추출 실험을 실시하여 열분해속도를 구명하였다. 두 시료는 가열속도 5∼ 50℃/min에서, 가열온도 40∼70℃에서 탈휘발이 시작되어 200∼300℃까지 탈휘발이 활발히 진행되면 서 열분해 속도가 가장 높으며 약 300℃에서 열분해속도가 급감하여 400℃이내에서 열분해가 완료되는 것으로 나타났다. 가열 속도가 높아질수록 열분해가 시작되는 온도가 높아짐을 알 수 있었고, 최적 가 열속도는 30℃/min로 추정되며 이때 두 시료의 열분해속도는 9%/min로 동일하게 나타났다. 따라서 농 산부산물의 열분해가 완료되는 온도는 가열속도에 관계없이 400℃ 이내로 추정된다.

본 연구는 폴리프로필렌(PP) 수지의 Co 및 Mo 촉매에 의한 반응시간과 농도변화에 따른 저온열분해 액화특성을 파악하고자 회분식 반응기를 이용하여 특정 온도(425, 450, 475℃)에서의 전환율을 측정하였다. 열분해 시간은 20~80분으로 설정하였고 생성물은 산업통상자원부에서 고시한 증류성상 온도에 따라 가스, 가솔린, 등유, 경유, 중유로 분류하였다. 그리고 450℃ 반응온도에서 촉매 사용에 따른 전환율은 모든 반응시간에 있어 Mo 촉매 > Co 촉매 > 무촉매 순이었다. Co 및 Mo 촉매 농도별 PP 전환율 및 열분해 생성물 수율은 Co:Mo=50:50 혼합시 가장 우수한 것으로 나타났다.

투명 전도성 산화물로서 알루미늄과 붕소가 함께 도핑된 아연산화물(AZOB)이 900℃에서 분무 열분해법에 의해 제조되었다. 얻어진 마이크론 크기의 AZOB 분말은 알루미늄, 붕소 및 아연의 수용액으로부터 얻어진다. 분무 열분해로 얻어진 마이크론 크기의 AZOB 분말은 700℃에서 두 시간동안의 후 소성 과정과 24 시간 동안의 볼 밀링을 통해 나노 크기의 AZOB으로 변환된다. AZOB을 구성하는 일차 입자의 크기를 Debye-Scherrer 식에 의해 계산하였고 압축된 AZOB 펠렛의 표면 저항을 측정하였다.

마이크론 크기를 가지는 ITO(indium tin oxide) 입자들은 인듐과 틴의 수용성 전구체들과 유기 첨가제를 분무 열분해하여 얻었다. 유기 첨가제로서는 에틸렌글리콜과 시트르산을 이용하였다. 분무 열분해 시 에틸렌글리콜과 시트르산과 같은 유기첨가제를 첨가하지 않고 얻어진 ITO 입자들은 구형이며 속이 꽉찬 형태를 가지는데 비해 유기 첨가제를 첨가하여 분무 열분해를 하면 얻어지는 ITO 입자들은 유기 첨가제의 양이 증가 할수록 껍질이 얇고 다공성이 증대된 중공 입자가 얻어진다. 유기첨가제를 첨가하지 않고 분무 열분해를 통해 얻어지는 마이크론 크기를 가지는 ITO는 700℃에서 두 시간 동안의 후소성과 24 시간동안의 습식 볼밀링에 의해 나노 크기의 ITO로 전환되지 않으나, 유기첨가제를 첨가하고 분무 열분해를 통해 얻어지는 마이크론 크기를 가지는 ITO는 700℃에서 두 시간 동안의 후소성과 24 시간 동안의 습식 볼밀링에 의해 나노 크기의 ITO로 쉽게 전환되었다. 응집된 나노 크기의 ITO의 일차 입자의 크기를 Debye-Scherrer 식에 의해 계산하였고 ITO 입자를 압축하여 만든 펠렛의 표면저항을 측정하였다.

Silicon carbide(SiC) layer is particularly important tri-isotropic (TRISO) coating layers because it acts as a miniature pressure vessel and a diffusion barrier to gaseous and metallic fission products in the TRISO coated particle. The high temperature deposition of SiC layer normally performed at 1500-1650˚C has a negative effect on the property of IPyC layer by increasing its anisotropy. To investigate the feasibility of lower temperature SiC deposition, the influence of deposition temperature on the property of SiC layer are examined in this study. While the SiC layer coated at 1500˚C obtains nearly stoichiometric composition, the composition of the SiC layer coated at 1300-1400˚C shows discrepancy from stoichiometric ratio(1:1). 3-7μm grain size of SiC layer coated at 1500˚C is decreased to sub-micrometer (＜ 1μm) -2μm grain size when coated at 1400˚C, and further decreased to nano grain size when coated at 1300-1350˚C. Moreover, the high density of SiC layer (≥3.19g/cm3) which is easily obtained at 1500˚C coating is difficult to achieve at lower temperature owing to nano size pores. the density is remarkably decreased with decreasing SiC deposition temperature.

본 논문에서는 바이오매스로부터 급속열분해를 통해 난방용, 발전용 및 수송용 연료로 사용하 기 위해 바이오오일을 생산하는 기술개발 현황을 나타내었다. 바이오매스를 작은 규모의 액체연료로 전 환하기 위해 가장 효율적인 방법 중 하나는 급속열분해이다. 급속열분해를 통한 바이오오일은 450 ℃ ~ 600 ℃ 온도에서 바이오매스가 신속히 열분해 되어 증기 급냉를 위해 외부 산소가 없는 조건에서 생산 된다. 이 바이오오일은 최초 건조 바이오매스 기준 최대 75 무게%까지 생산할 수 있지만, 일반적으로 60-75 무게% 수준이 적합하다. 본 연구에서는 바이오매스의 원료특성, 바이오오일 생산원리, 바이오오 일의 특성 및 활용분야에 대한 최근의 개발현황을 살펴보았다.

Much research into fuel cells operating at a temperature below 800℃. is being performed. There are sig-nificant efforts to replace the yttria-stabilized zirconia electrolyte with a doped ceria electrolyte that has high ionic con-ductivity even at a lower temperature. Even if the doped ceria electrolyte has high ionic conductivity, it also shows highelectronic conductivity in a reducing environment, therefore, when used as a solid electrolyte of a fuel cell, the power-generation efficiency and mechanical properties of the fuel cell may be degraded. In this study, gadolinium-doped ceriananopowder with Al2O3 and Mn2O3 as a reinforcing and electron trapping agents were synthesized by ultrasonic pyrol-ysis process. After firing, their microstructure and mechanical and electrical properties were investigated and comparedwith those of pure gadolinium-doped ceria specimen.

본 연구는 우라늄 변환시설 운전 중에 발생된 우라늄 함유 슬러지를 가열 처리하여 분말 형태로 저장 중인 우 라늄 함유 슬러지의 열분해 고체폐기물 (Thermal Decomposed Solid Waste of uranium-bearing sludge : TDSW)을 대상으로 TDSW의 용해, TDSW 질산 용해액의 알카리화에 의한 불순물 제거 및 탄산염 알카리화 용 액의 산성화에 의한 U 선택적 제거/회수 특성 등을 규명하였다. TDSW의 용해는 질산용해가 탄산염 산화용해 보다 효과적이었다. 1M 질산에서 TDSW의 약 30wt%가 고체 잔류물로 불용해되었고, TDSW 내 함유 U은 99% 이상이 용해되었다. TDSW의 질산 용해액의 알카리화는 탄산염에 의한 알카리화가 불순물 제거 측면에서 보 다 효과적이며, 탄산염 알카리화 (pH 약 9)에서 U과 공용해된 Ca, Al, Zn 및 Fe 등의 98±1%가 제거되었다. 그 리고 불순물이 거의 제거된 알카리화 용액 (0.5 M H2O2 첨가)의 산성화 (pH 약 3) 에서 U의 99% 이상을 회수 할 수 있어 TDSW로부터 U을 선택적으로 제거/회수할 수 있었다.

Silicon nanoparticle is a promising material for electronic devices, photovoltaics, and biological applications. Here, we synthesize silicon nanoparticles via CO2 laser pyrolysis and study the hydrogen flow effects on the characteristics of silicon nanoparticles using high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray diffraction (XRD), and UV-Vis-NIR spectrophotometry. In CO2 laser pyrolysis, used to synthesize the silicon nanoparticles, the wavelength of the CO2 laser matches the absorption cross section of silane. Silane absorbs the CO2 laser energy at a wavelength of 10.6μm. Therefore, the laser excites silane, dissociating it to Si radical. Finally, nucleation and growth of the Si radicals generates various silicon nanoparticle. In addition, researchers can introduce hydrogen gas into silane to control the characteristics of silicon nanoparticles. Changing the hydrogen flow rate affects the nanoparticle size and crystallinity of silicon nanoparticles. Specifically, a high hydrogen flow rate produces small silicon nanoparticles and induces low crystallinity. We attribute these characteristics to the low density of the Si precursor, high hydrogen passivation probability on the surface of the silicon nanoparticles, and low reaction temperature during the synthesis.