We report a method for preparing rare earth oxides (RexOy) from the recycling process for spent Ni-metal hydride (Ni-MH) batteries. This process first involves a leaching of spent Ni-MH powders with sulfuric acid at 90℃, resulting in rare earth precipitates (i.e., NaRE(SO4)2·H2O, RE = La, Ce, Nd), which are converted into rare earth oxides via two different approaches: i) simple heat treatment in air, and ii) metathesis reaction with NaOH at 70℃. Not only the morphological features but also the crystallographic structures of all products are systematically investigated using field-emission scanning electron microscopy (FESEM) and X-ray diffraction (XRD); their thermal behaviors are also analyzed. In particular, XRD results show that some of the rare earth precipitates are converted into oxide form (such as La2O3, Ce2O3, and Nd2O3) with heat treatment at 1200℃; however, secondary peaks are also observed. On the other hand, rare earth oxides, RExOy can be successfully obtained after metathesis of rare earth precipitates, followed by heat treatment at 1000℃ in air, along with a change of crystallographic structures, i.e., NaRE(SO4)2·H2O → RE(OH)3 → RExOy.

Dianthus caryophyllus (carnation) is a globally important ornamental plant. Tissue culture techniques have been used for the commercial production of carnation; however, the micropropagation of carnation has been impeded due to the occurrence of hyperhydricity during the shoot multiplication process or micropropagation stage 2. In the present study, the effects of different concentrations of rare earth elements on the reduction of hyperhydricity in micropropagated carnation were investigated. Nodal explants of D. caryophyllus ‘13827’ were cultured on Murashige and Skoog medium containing 1.0 mg·L-1 6-benzyladenine and 0.5 mg·L-1 indole-3-acetic acid with 3.0% (w/v) sucrose and 0.8% (w/v) agar (control medium). The medium was supplemented with lanthanum nitrate, La(NO3)3, cerium nitrate, Ce(NO3)3, or neodymium chloride, NdCl3 at a concentration of 0.05, 0.1, or 0.15 mM. Hyperhydricity was observed in 68.9% of the cultures produced on the control medium. The lowest percentage (42.2%) of hyperhydricity was observed in plants propagated on the medium supplemented with 0.05 mM Ce(NO3)3. Furthermore, the soluble protein concentration was higher in both the non-hyperhydric and hyperhydric plants produced on the medium supplemented with 0.05 mM Ce(NO3)3, whereas the activity of catalase, guaiacol peroxidase, and ascorbate peroxidase was lower in comparison with the media lacking Ce3+. The results of this study suggest that supplementation of the culture medium with 0.05 mM Ce(NO3)3 alleviates oxidative stress and reduces hyperhydricity in carnation during the adventitious shoot multiplication stage.

산업과 의학이 발전되면서 많은 인구는 삶의 질에 관심을 가지게 되었다. 건강에 대한 시각이 높아지면서 육류보다 채식 또는 식물성 오일을 선호하게 되었다. 오늘날 주로 니켈 촉매를 사용한 공정이 개발되면서 식물성 오일의 보존기간이 늘어나고 이동성이 편리해졌다. 현재 유지경화용 니켈 촉매는 외국기업이 세계시장을 장악하고 있다. 한편, 국내 니켈 촉매의 대량 생산 기술은 퇴보 되어 전량 외국에서 수입하고 있는 실정이다. 따라서 활발한 기초연구가 필요하고 국내에서 상용화 할 수 있는 촉매개발이 필요하다. 본 연구는 수소화 반응으로부터 유지경화에 기반이 되는 니켈을 주 활성 촉매제로 사용하였고, 희토류가 촉매의 활성에 주는 영향을 알아보았다. 일정량의 희토류는 니켈의 분산을 유도하여 효율을 증가시키고 조촉매로써 사용이 가능하였다.

Volatile organic compounds (VOCs) are a source of air pollution and are harmful to both human health and the environment. In this study, we fabricated polyurethane/rare earth (PU/RE) composite nanofibrous membranes via electrospinning with the aim of removing VOCs from air. The morphological structure of PU/RE nanofibrous mats were investigated using FE-SEM, EDX, and XRD experimental analyses. A certain amount of RE (up to 50 wt% compared to PU pellets) particles could be loaded on/into PU fibers. The PU nanofiber containing 50 wt% RE powder had the smallest fiber diameter of 356 nm; it also showed the highest VOCs absorption capacity compared with other composite membranes, having an absorption capacity about 3 times greater than pure PU nanofibers. In addition, all of the PU/RE nanofibrous membranes readily absorbed styrene the most, followed by xylene, toluene, benzene and chloroform. Therefore, the PU/RE nanofibrous membrane can play an important role in removing VOCs from the air, and its development prospects are impressive because they are emerging materials.

사용후핵연료 파이로프로세싱에서는 방사성 희토류 염화물(RECl3)을 함유한 LiCl-KCl 공융염폐기물이 발생되며, 핫셀시설에서 운영을 목적으로 단순한 형태의 공융염폐기물 처리공정을 개발하는 것이 필요하다. 본 연구에서는, LiCl-KCl 공융염폐기물 내 희토류 핵종 분리/고화공정의 단순화를 목적으로 Li2O-Al2O3-SiO2-B2O3계의 무기합성매질을 이용하여 LiCl-KCl 공융 염 내 희토류 핵종(Nd)을 분리한 후 분리생성물을 바로 고화하는 시험을 실시하였다. 공융염 내 희토류 염화물(NdCl3) 대비 0.67의 무게비에 해당하는 무기합성매질의 양으로도 Nd 핵종을 98wt% 이상 분리할 수 있었고, 이 때 얻은 희토류 핵종 포집생성물은 약 50wt% 수준의 희토류 산화물 함량을 보유하고 있었으며, 이 포집생성물을 화학적 내구성이 우수한 단일상의 균질한 유리고화체로 제조할 수 있었다. 이 결과들은 LiCl-KCl 공융염폐기물 내 희토류 핵종의 분리/고화공정을 단순화하기 위한 방안수립에 활용될 수 있을 것이다.

This study investigated the effects of rare-earth fertilizer on the shoot cuttings’ rooting of Vitex rotundifolia L. and Tamarix chinensis Lour. The shoot cutting test was carried in 2008 and the main results are summarized as follows. The rate of rooting and the average roots increased in both number and length when rare-earth fertilizer is treated in V. rotundifolia and T. chinensis in comparison to those of the untreated control plot. In particular, when rare-earth fertilizer is diluted with water 1/2500, the rooting outstandingly increases. This result is almost similar to the effect of the rooting stimulant, IAA. Although there is no differentiation in its rooting rate according to the density, the rooting of T. chinensis shows a 100 percent effect on in the entire treated plot but not in the untreated control plot, so it is usable as a rooting stimulant. As for shoot cuttings' rooting, depending on the time immersed in diluted solution of rare-earth fertilizer, both V. rotundifolia and T. chinensis showed relatively higher percentages in all treatment plot immersed for 60 minutes than for 10 minutes. In conclusion, considering the results of the rooting percentage and the average number and length of roots of V. rotundifolia and T. chinensis, the shoot cuttings' rooting appeared higher in percentage when they were immersed in the rooting stimulant for sixty minutes with a lower density than 1/2500. This result shows that rare-earth fertilizer can be utilized as an alterative for IAA rooting stimulants currently available in the market.

Rare-earth zirconates, such as lanthanum zirconates and gadolinium zirconates, have been intensively investigated due to their excellent properties of low thermal conductivity as well as chemical stability at high temperature, which can make these materials ones of the most promising candidates for next-generation thermal barrier coating applications. In this study, three compositions, lanthanum/gadolinium zirconates with reduced rare-earth contents from stoichiometric RE2Zr2O7 compositions, are fabricated via solid state reaction as well as sintering at 1600oC for 4 hrs. The phase formation, microstructure, and thermo-physical properties of three oxide ceramics are examined. In particular, each oxide ceramics exhibits composite structures between pyrochlore and fluorite phases. The potential of lanthanum/ gadolinium zirconate ceramics for TBC applications is also discussed.

Lanthanum zirconate, La2Zr2O7, is one of the most promising candidates for next-generation thermal barrier coating (TBC) applications in high efficient gas turbines due to its low thermal conductivity and chemical stability at high temperature. In this study, bulk specimens and thermal barrier coatings are fabricated via a variety of sintering processes as well as suspension plasma spray in lanthanum zirconates with reduced rare-earth contents. The phase formation, microstructure, and thermo-physical properties of these oxide ceramics and coatings are examined. In particular, lanthanum zirconates with reduced rare-earth contents in a La2Zr2O7-4YSZ composite system exhibit a single phase of fluorite or pyrochlore after fabricated by suspension plasma spray or spark plasma sintering. The potential of lanthanum zirconate ceramics for TBC applications is also discussed.

산화물 사용후핵연료에 대한 전해환원의 금속전환체를 양극으로 한 전해정련공정에는 LiCl-KCl 공융염에 우라늄 원소뿐 아 니라 초우란 원소 및 희토류 원소들이 용해되므로 우라늄을 선택적으로 회수하기 위해서는 우라늄과 다른 원소들이 음극에 전착되는 거동에 대한 연구가 필요하다. LiCl-KCl 공융염 내 희토류 원소의 농도에 따른 음극에서의 전착거동을 고찰하기 위 해 U 및 Ce를 기준으로 한 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소들의 분리계수에 대한 연구를 수행하였다. Ce 금속을 희생 양극으로 이용 하여 정전류 정련반응을 통해 용융염 상과 전착물 상의 U, Ce, Y 그리고 Nd 원소의 농도를 분석하여 이로부터 분리계수를 얻 었으며 UCl3 농도와 CeCl3/UCl3 농도비에 따른 분리계수로부터 우라늄을 선택적으로 회수할 수 있는 조건들을 고찰하였다.

Flat panel display devices are mainly used as information display devices in the 21st century. The worldwide waste flat panel displays are expected at 2-3 million units but most of them are land-filled for want of a proper recycling technology More specifically, rare earth metals of La and Eu are used as fluorescent materials of Cold Cathode Flourscent Lamp(CCFL)s in the waste flat panel displays and they are critically vulnerable and irreplaceable strategic mineral resources. At present, most of the waste CCFLs are disposed of by land-filling and incineration and proper recovery of 80-plus tons per annum of the rare earth fluorescent materials will significantly contribute to steady supply of them. A dearth of Korean domestic research results on recovery and recycling of rare earth elements in the CCFLs prompts to initiate this status report on overseas research trends and noteworthy research results in related fields.

파이로그린공정의 염폐기물처리과정에서 발생되는 주요 산화물 형태의 폐기물에는 희토류폐기물이 있으며 주요 구성 핵종은 Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd 등 8종이다. 최종적인 희토류폐기물의 형태는 산화물 형태로 발생된다. 본 연구에서는 붕규산 유리계 내에서 희토류 산화물의 유리화 타당성을 평가 하기 위하여 6종의 유리조성을 개발하였다. 희토류 8핵종 혼합에 대한 solubility는 1,200℃에서 25wt% 미만, 1,300℃에서 30wt% 미만 waste loading으로 온도 상승에 따라 증가하는 것으로 나타났으며 liquidus temperature는 균질한 유리가 형성된 20wt% waste loading에서 950℃ 이하로 평가되었다. 희토류 산화물의 유리매질 내 solubility 이상에서는 희토류-oxide-silicate 결정이 생성된 유리세라믹을 이차상으로 형성하였으며 20~25wt% waste loading의 표면균질성이 양호한 유리는 용융온도 1,200~1,300℃ 범위에서 점도 100 poise 이하, 전기전도도 1 S/cm 이상으로 유도가열식 저온용융로설비에서의 운전 용이성이 매우 양호한 것으로 평가되었다. 개발된 유리조성에 대한 기타 물리·화학적 특성 평가를 위한 실험들이 향후 수행될 예정이다.

본 연구는 희토류비료 시비가 8년생 '후지'/M.9 사과의 미량원소 변화 및 사과의 수확 품질과 5개월간 4 저장 후 과실 품질에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행하였다. 1년차 희토류 비료의 시비는 '후지' 사과 과실내 란타늄, 프라세오디뮴, 가돌리늄 및 네오디뮴을 축적하였다. 또한 2년차 연구에서 높은 농도의 희토류비료 시비는 보다 많은 량의 희토류 성분을 과실에 축적하여 과실내 희토류의 축적은 희토류비료의 시비량에 비례하였다. 이러한 희토류비료의 시비는 과실내의 다른 미량원소인 칼슘, 마그네슘과 칼륨의 농도에는 영향을 미치지 않았다. 희토류비료 시비에 따른 과실 품질조사에 있어, 희토류비료 0.2%의 엽면살포는 수확기 사과 과피의 붉은 색을 증가시켰으나, '후지' 과실의 과중, 경도 및 산도는 변화가 없었다. 저장 사과의 희토류비료 시비효과를 조사한 결과, 희토류비료 처리된 사과의 경우 무처리에 비해 5개월 저장 후 과실의 연화 및 적정산도의 감소를 지연시키며, 호흡률과 에틸렌발생을 감소시켰다.

염화희토류 수화물(RECl3·xH2O) 내 존재하는 수분을 제거하기 위하여 탈수화 장치를 제작하여 8가지 (La, Ce, Nd, Pr, Sm. Eu, Gd, Y)Cl3·xH2O에 대한 탈수화 실험을 수행하였다. 탈수화 과정 중 희토류옥 시염화물의 형성을 억제하기 위하여 TGA 분석을 바탕으로 하여 단계적인 온도 상승(80→150→230℃)구 간을 설정하였으며 증발된 수분의 원활한 이동을 위하여 예열된 Ar 가스와 vacuum pump를 이용하였다. 각 온도구간에서의 탈수화 정도를 살펴본 결과 YCl3·xH2O를 제외한 염화희토류 수화물은 원자번호가 높을수록 높은 온도에서 더 많은 탈수화가 일어남을 알 수 있었다. 탈수화 과정 후 희토류옥시염화물의 형성은 보이지 않았으며 염화 희토류 수화물 내 수분을 10%이하로 감소시킬 수 있었다.