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 플라즈마-촉매 및 오존 처리공정을 이용하여‘홍로’사과 저장과정에서 발생되는 에틸렌 을 제거하고자 하였다.‘홍로’사과는 저장온도가 증가할수록 호흡속도가 빨라져 산소농도는 급격히 감소하고 이산화탄소와 에틸렌 농도는 증가하였다. 특히, 저장온도 20℃에서 90시간 저장 후 산소가 모두 소모되었으며, 이산화탄소 농도는 약 20%로 증가하였다. 플라즈마-촉매와 오존 처리는 에틸렌 제거에 효과적인 것으로 나타났으나, 오존 처리의 경우 사과표면에 반점이 생기는 문제가 발생하였 다.‘홍로’사과의 품질 분석결과 가용성 고형분과 산도는 무 처리군에서 다소 높게 나타났으며, 경도 는 플라즈마-촉매 처리군와 오존 처리군에서 다소 높게 분석되었다. 하지만 유의적 차이는 나타내지 않았다.

PURPOSES : This research was a fundamental study on the application of an integral TiO2 solution to asphalt concrete pavement. The integral TiO2 solution was produced in pilot production equipment; application of the integral TiO2 solution to asphalt pavement was conducted to examine the pollution-reducing capability of photocatalytic compounds such as TiO2. The photocatalytic TiO2 reacted with air pollutants, converting them into small amounts of relatively benign molecules. METHODS : In this study, laboratory experiments were conducted using five various testing methods. Tensile strength ratio (TSR) and British pendulum test (BPT) were conducted in order to evaluate the properties of asphalt pavement subsequent to the integral TiO2 solution coating. In addition, methylene blue testing, a measurement of nitrate on the coated pavement, and nitrogen oxide (NOx) reduction testing were conducted in order to evaluate photocatalytic reaction. Lastly, a UV-A lamp was used as a light source for photocatalytic reactions. RESULTS : Test results indicated no change in the properties of asphalt pavement following the integral TiO2 solution coating. In order to evaluate the performance of asphalt pavement as a function of TiO2, the moisture susceptibility and skid resistance were investigated. The moisture susceptibility and skid resistance satisfied there quirements related to pavement quality and safety specification. Furthermore, the effects of reduction of air pollution were significantly improved as determined via the methylene blue test and NOx reduction test. The TiO2-paved asphalt specimen exhibited approximately 43% reduction of NOx. CONCLUSIONS : This study has suggested that applying TiO2 rarely impacts asphalt pavement performance measures such as moisture susceptibility and skid resistance, and that its application may be a better means of reducing air pollution. Further studies, such as proper TiO2 dosage rates and compatibility with various pavement types, are required to broaden and generalize its application.

본 연구는 메탈로센 촉매를 이용한 폴리에틸렌 왁스의 중합과 그 특성에 관한 연구를 진행 하였다.폴리에틸렌 왁스 중합에 사용되는 다양한 중합 조건을 시도하였다. 낮은 분자량을 갖는 폴리에틸 렌 중합에 널리 이용되는 Ziegler-Natta 촉매와는 다른 여러가지 구조의 리간드를 갖는 다양한 메탈로 센 촉매가 중합 특성에 미치는 영향에 대한 연구와 촉매의 수소 반응성에 관한 연구를 진행하였다. 또 한 연쇄이동제인 수소량에 따른 분자량의 변화와 에틸렌 가스의 비율에 따른 분배를 관찰하였다. 마지막 으로 본 연구에서는 폴리에틸렌 왁스의 중합에 적합한 메탈로센 촉매 구조를 제안하였다.

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.

A TiO2/CNT nanohybrid photocatalyst is synthesized via sol-gel route, with titanium (IV) isopropoxide and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) as the starting materials. The microstructures and phase constitution of the nanohybrid TiO2/CNT (0.005wt%) samples after calcination at 450oC, 550oC and 650oC in air are compared with those of pure TiO2 using field-emission scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectively. In addition, the photocatalytic activity of the nanohybrid is compared with that of pure TiO2 with regard to the degradation of methyl orange under visible light irradiation. The TiO2/CNT composite exhibits a fast grain growth and phase transformation during calcination. The nanocomposite shows enhanced photocatalytic activity under visible light irradiation in comparison to pure TiO2 owing to not only better adsorption capability of CNT but also effective electron transfer between TiO2 and CNTs. However, the high calcination temperature of 650oC, regardless of addition of CNT, causes a decrease in photocatalytic activity because of grain growth and phase transformation to rutile. These results such as fast phase transformation to rutile and effective electron transfer are related to carbon doping into TiO2.

N-doped carbon nanofibers as catalysts for oxygen-reduction reactions are synthesized using electrospinning and carbonization. Their morphologies, structures, chemical bonding states, and electrochemical performance are characterized. The optimized N-doped carbon nanofibers exhibit graphitization of carbon nanofibers and an increased nitrogen doping as well as a uniform network structure. In particular, the optimized N-doped carbon nanofibers show outstanding catalytic activity for oxygen-reduction reactions, such as a half-wave potential (E1/2) of 0.43 V, kinetic limiting current density of 6.2 mA cm-2, electron reduction pathways (n = 3.1), and excellent long-term stability after 2000 cycles, resulting in a lower E1/2 potential degradation of 13 mV. The improvement in the electrochemical performance results from the synergistic effect of the graphitization of carbon nanofibers and the increased amount of nitrogen doping.

1,2-디브로모에탄을 이용한 2-에티닐피리딘의 무촉매중합을 통하여 이온성 전도성 고분자를 높은 수율로 합 성하였다. 합성한 고분자의 분자구조를 여러 가지 분석장비로 측정한 결과 설계한 N-(2-브로모에틸)피리디늄 브로마 이드를 갖는 공액구조 고분자임을 확인할 수 있었다. 이 고분자의 UV-Visible스펙트럼에서는 800 nm 까지 흡수 피 크를 보여주는데, 이는 공액구조 고분자의 π→ π* 전이에 기인한 것이다. 아울러 고분자의 전기전도도 및 전기광학 특성을 측정하고 분석하였다. 이 고분자는 도핑과 탈도핑 사이에서 매우 안정한 비가역 전기화학적 거동을 보였다.

PS-N-heterocyclic carbene-metal catalysts were prepared using chloromethyl polystrene bead via two-step reaction. For the preparation of novel catalyst, imiazolium chloride salt provided ionic liquid moitery. The formation of metal complex with the polymer-supported N-heterocyclic carbene ligand was analyzed by XRD, FT-IR, SEM and EDX the reaction possibility was founded by viscosity measurement.

본 연구에서는 합성가스 CO를 생산하기 위해 저급 석탄-CO2 촉매 가스화 실험을 수행하였 다. 제조된 CO가스 특성은 키데코 탄과 신화 탄에 KOH, K2CO3, Na2CO3 촉매들의 화학적 활성화 방 법을 이용하여 조사되었다. CO 제조공정은 석탄과 화학약품 활성화 비율, 가스 유량, CO2 전환 반응온 도와 같은 실험 변수 분석을 통해 최적화되었다. 제조된 합성 가스는 가스 크로마토그래피(GC)에 의해 분석 되었다. 실험조건 T = 950 °C, CO2 유량 100 cc/min에서, 20 wt% Na2CO3가 혼합된 키데코 탄 에 대해 98.6%, 20 wt% KOH가 혼합된 신화탄에 대한 98.9% CO2 전환율을 얻었다. 또한, 저급 석탄-촉매 가스화 반응은 동일한 공급 비와 반응 조건에서 97.8%, 98.8%의 CO 선택도를 얻었다.

In the current study, oxidative decomposition of a volatile organic compound was investigated at room temperature and pressure. The experiment was carried out in lower ethylene concentration and with various higher gas flow rates. The reactor has 7 different compartments in which the reaction takes place independently. Plasma was generated inside each compartment by the application of alternating current (AC) voltage. 5 wt% manganese loaded and 5 wt% silver loaded 13X zeolite were used as catalysts. Bare zeolite showed higher ethylene decomposition efficiency than Ag loaded and Mn loaded zeolite. Ozone concentration was increased slightly while increasing the SIE, reached a maximum and started decreasing. Ag loaded zeolite also showed similar decomposition efficiency, but the concentration of ozone was greatly lowered.

The cobalt silicides were investigated for employment as a catalytic layer for a DSSC. Using an E-gun evaporation process, we prepared a sample of 100 nm-thick cobalt on a p-type Si (100) wafer. To form cobalt silicides, the samples were annealed at temperatures of 300 oC, 500 oC, and 700 oC for 30 minutes in a vacuum. Four-point probe, XRD, FE-SEM, and CV analyses were used to determine the sheet resistance, phase, microstructure, and catalytic activity of the cobalt silicides. To confirm the corrosion stability, we also checked the microstructure change of the cobalt silicides after dipping into iodide electrolyte. Through the sheet resistance and XRD results, we determined that Co2Si, CoSi, and CoSi2 were formed successfully by annealing at 300 oC, 500 oC, and 700 oC, respectively. The microstructure analysis results showed that all the cobalt silicides were formed uniformly, and CoSi and CoSi2 layers were very stable even after dipping in the iodide electrolyte. The CV result showed that CoSi and CoSi2 exhibit catalytic activities 67 % and 54 % that of Pt. Our results for Co2Si, CoSi, and CoSi2 revealed that CoSi and CoSi2 could be employed as catalyst for a DSSC.

본 연구에서는 알루미나 정밀여과 및 광촉매 코팅 폴리프로필렌의 혼성 수처리 공정에서 물역세척 시간 (back-flushing time, BT) 및 PP 구 변화의 영향을 알아보고, 알루미나 한외여과막와 동일한 PP 비드를 사용한 선행 결과와 비 교하였다. 물역세척 주기(FT)는 10분으로 고정한 채, BT를 6~30초로 변화시키면서, 그 영향을 180분 운전 후 막 오염에 의한 저항(Rf), 투과선속(J)과 총여과부피(VT) 측면에서 고찰하였다. BT가 길어질수록 Rf는 급격히 감소하고 J는 증가하였으나, VT는 BT 10초일 때 최대였다. 탁도의 처리효율은 99.0% 이상으로 BT의 영향이 보이지 않았다. 한편, 유기물 처리효율은 역세척 없 는 조건(NBF)에서 89.0%로 가장 높았으며, BT가 길어질수록 증가하였다. 막오염 측면에서 최적 PP 비드의 투입 농도는 20 g/L이었으나, 알루미나 한외여과막와 동일한 PP 비드를 사용한 선행 결과 최적 PP 비드의 농도는 40 g/L이었다. 탁도와 유기 물 처리효율은 PP 농도 30 g/L에서 최대였으나, 선행 결과 탁도와 유기물 처리효율은 모두 PP 농도 40 g/L에서 가장 높았다.

Flower-like nickel oxide (NiO) catalysts were coated on NiCrAl alloy foam using a hydrothermal method. The structural, morphological, and chemical bonding properties of the NiO catalysts coated on the NiCrAl alloy foam were investigated by field-emission scanning electron microscopy, scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy, Xray diffraction, and X-ray photoelectron spectroscopy, respectively. To obtain flower-like morphology of NiO catalysts on the NiCrAl alloy foam, we prepared three different levels of pH of the hydrothermal solution: pH-7.0, pH-10.0, and pH-11.5. The NiO morphology of the pH-7.0 and pH-10.0 samples exhibited a large size plate owing to the slow reaction of the hydroxide (OH−) and nickel ions (Ni+) in lower pH than pH-11.5. Flower-like NiO catalysts (~4.7 μm-6.6 μm) were formed owing to the fast reaction of OH− and Ni2+ by increased OH− concentration at high pH. Thus, the flower-like morphology of NiO catalysts on NiCrAl alloy foam depends strongly on the pH of the hydrothermal solution.

금속 산화물과 혼합한 Pt-Sn/Al2O3 촉매의 프로판 탈수소 반응 성능의 향상 가능성에 대해 서 연구하였다. 금속 산화물로서 Cu-Mn/γ-Al2O3, Ni-Mn/γ-Al2O3, Cu/α-Al2O3를 제조하여 Pt-Sn/Al2O3 촉매와 혼합하고, 프로판 탈수소 반응 성능을 측정하였다. 이 결과들을 불활성 물질인 glass bead를 혼합한 Pt-Sn/Al2O3 촉매를 기준샘플로 삼아 비교하였다. 촉매와 금속산화물을 환원처리 하지 않고 반응 실험한 경우, 576.5℃에서 기준샘플의 전환율 8% 대비, Cu-Mn/γ-Al2O3를 혼합한 Pt-Sn/Al2O3 촉매가 14.9%의 높은 전환율과 96.8%의 선택도를 보였다. 촉매와 금속산화물을 환원 처 리하여 반응활성을 측정한 경우, Cu/α-Al2O3과 Pt-Sn/Al2O3의 혼합촉매가 기준샘플대비 초기에 높은 수율을 보였다. 그러나, 촉매를 환원 처리한 경우 전반적으로 전환율 상승이 크지 않았고, 이것으로 Cu-Mn/γ-Al2O3의 격자산소가 탈수소반응의 전환율 증가 영향을 주었음을 알 수 있었다.

본 연구에서는 하수슬러지 가용화를 위한 불용성전극을 개발하여 전기화학적 특성을 확인 하였다. 이리듐을 주촉매로 사용하여 하수슬러지 가용화에 적합한 촉매를 선정하여 내구성이 우수하고 하수슬러지 전기분해에 적합한 기능성 전극 실험을 진행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다. 전극의 코팅 소성온도를 주 촉매인 Ir의 질량감소가 적고, 흡열반응 구간인 300℃부터 500℃까지의 범위로 선정하고 실험을 하였다. 실험결과 350℃에서 촉매의 효율성이 가장 우수하게 나왔다. 각각의 바인더 별(Ta, Sn, W) 실험에서도 350℃에서 가장 큰 촉매효율성이 나타났다. 바인더로 사용한 탄탈럼, 주석, 텅스텐 중 탄탈럼이 다른 금속보다 주 촉매의 특성을 그대로 유지시키며 전극의 효율성을 향상시키는 것을 확인하 였다. 50%IrO2 전극의 경우 1.4 V(vs. Ag/AgCl) 약 29 mA/cm2 의 전류가 발생하여 전극의 효율을 평 가하였다.

국내 대기오염물질 중 도로공간에서 발생하는 오염원은 약 34.4%로 다소 많은 비중을 차지하고 있다. 이러한 대기오염을 정화하는 방법의 한 예로는 TiO2의 광촉매 작용을 이용하여 도로공간에서 발생하는 오염물질 제거방법이 있다. 현재 국내･외의 다양한 분야에서 광촉매를 활용한 연구가 활발히 진행 중이 며, 그 중 토목분야에서는 배기가스에 인한 도로 오염물질 배출을 저감하기 위한 연구가 진행되고 있다. TiO2는 빛을 이용하여 광화학 반응을 촉진시키는 물질로서 활성도가 높고 화학적으로 안정적이며, 인체 에 무해하여 대기정화, 수질정화, 셀프클리닝(self-cleaning), 초 친수성 제품 등 다양한 활용분야에 사 용되고 있다. 하지만 TiO2는 백색 분말로 이루어진 특성이 있어, 바람에 흩어지거나 물에 혼합되면 회수 가 어렵고 손실의 우려가 크다. 이에 대해 광촉매 분말의 고정화가 필요한 동시에 활성에 영향을 주는 비 표면적 확보와 바인더의 내구성 및 무해성이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 1액형 광촉매를 도포한 아 스팔트 포장체의 광활성 거동을 파악하기 위한 기초연구를 수행하였으며, 광촉매 시료는 국내 B사의 광 촉매 물질을 수용액 중에서 마이셀화 시키는 음전하성 계면활성제와 무기질 바인더가 혼합된 1액형 TiO2 혼합물을 사용하였다. 본 실험에서는 수용성 미디움에서 표면의 광촉매 활성 시험 – 메틸렌 블루 분해법(KS L ISO 10678)과 노면의 미끄럼저항성 시험방법(KS F 2375)를 진행하였다. 메틸렌 블루 분해법을 통해 아스팔트 시편에 도포된 TiO2의 용량에 따른 광분해율의 변화를 파악 할 수 있었으며, 약 400g/m2 의 적정 도포량을 도출 하였다. 또한 광촉매 수용액이 도포된 아스팔트 표층의 미끄럼 저항성 측정 결과, 광촉매가 도포되지 않 은 시편과 비교하여 미끄럼 저항성이 1~2% 감소하는 것으로 나타났다. 이는 광촉매가 아스팔트 포장체의 미끄럼 저항성에 미치는 영향이 미비하다는 것을 의미한다.

Cu-Mn과 Cu-Zn 촉매를 침전제로 다르게 하거나, 금속의 몰비율, 소성온도를 다르게 하여 공침법으로 제조하였고 CO산화반응을 수행하여 혼합산화물 촉매에서 Cu, Mn과 Zn의 영향 및 소성온 도가 미치는 영향을 조사하였다. 촉매의 물리·화학적 특성을 알아보기 위하여 XRD, N2 흡착 및 SEM 의 분석을 수행하였다. Na2CO3로 침전시켜 270℃로 소성하여 제조한 2Cu-1Mn 산화물 촉매가 저온에 서 CO 산화반응 활성이 가장 좋았으며 2Cu-1Mn 산화물 촉매는 43 m2/g으로 가장 높은 비표면적과 촉매 활성을 나타내었다. XRD로 촉매의 결정구조를 분석하였을 때 Cu0.5Mn2.5O4의 결정구조를 갖는 촉 매는 낮은 활성을 보였다. 270℃에서 소성한 촉매가 좋은 활성을 나타냈으며 Pt 촉매와 비교하여도 저 온에서 CO산화반응이 더욱 우수함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 촉매 상 H2O2 전환에 의해 건식산화제가 생성되었으며, 이를 이용한 NO 산 화 공정에 대한 연구를 진행하였다. 건식산화제를 생성하기 위한 H2O2 촉매 전환에 관한 실험을 수행 한 결과, Mn계 촉매의 성능이 가장 우수하였으며, 이를 통해 생성된 건식산화제를 NO 산화공정에 주 입하여 다양한 운전조건에서 NO 산화특성을 조사하였다. 그 결과, H2O2 주입량, 산화반응온도, 그리고 공간속도가 NO 산화율에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다. 그리고, 산화반응온도와 H2O2 주입량 이 증가할수록 NO 산화효율이 증가하였으며, 공간속도가 증가할수록 NO 산화효율이 감소하였다.

TiO2 nanoparticles were synthesized by a sol-gel process using titanium tetra isopropoxide as a precursor at room temperature. Ag-doped TiO2 nanoparticles were prepared by photoreduction of AgNO3 on TiO2 under UV light irradiation and calcinated at 400 oC. Ag-doped TiO2 nanoparticles were characterized for their structural and morphological properties by Xray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and transmission electron microscopy (TEM). The photocatalytic properties of the TiO2 and Ag-doped TiO2 nanoparticles were evaluated according to the degree of photocatalytic degradation of gaseous benzene under UV and visible light irradiation. To estimate the rate of photolysis under UV (λ = 365 nm) and visible (λ ≥ 410 nm) light, the residual concentration of benzene was monitored by gas chromatography (GC). Both undoped/doped nanoparticles showed about 80 % of photolysis of benzene under UV light. However, under visible light irradiation Ag-doped TiO2 nanoparticles exhibited a photocatalytic reaction toward the photodegradation of benzene more efficient than that of bare TiO2. The enhanced photocatalytic reaction of Ag-doped TiO2 nanoparticles is attributed to the decrease in the activation energy and to the existence of Ag in the TiO2 host lattice, which increases the absorption capacity in the visible region by acting as an electron trapper and promotes charge separation of the photoinduced electrons (e−) and holes (h+). The use of Ag-doped TiO2 nanoparticles preserved the option of an environmentally benign photocatalytic reaction using visible light; These particles can be applicable to environmental cleaning applications.