This study was performed to investigate the effects of water molecules on ozone oxidation of acetaldehyde using a manganese oxide catalyst at room temperature. The catalytic ozone oxidation was conducted at different relative humidity (RH) conditions of 0%, 50%, and 80%. As the RH increased, both ozone and acetaldehyde removal efficiencies dropped due to competitive adsorption on the surface of the catalyst. At the highest RH of 80%, the oxidation reaction was severely retarded, and oxidation by-products such as acetic acid were formed and adsorbed on the surface. After the ozone oxidation of acetaldehyde, the regeneration of the catalyst using ozone alone was tested, and the further oxidation of accumulated organic compounds was investigated under the RH conditions of 0%, 50%, and 80%. When the highest relative humidity was introduced in the regeneration step, the ozonation reaction with the by-products adsorbed on the catalyst surface decreased due to the competitive reaction with water molecules. These findings revealed that, only when relative humidity was low to minimize the formation of by-products, the ozone oxidation of acetaldehyde using the manganese oxide catalyst at room temperature can be feasible as an effective control method.

Zinc-ion Batteris (ZIBs) are recently being considered as energy storage devices due to their high specific capacity and high safety, and the abundance of zinc sources. Especially, ZIBs can overcome the drawbacks of conventional lithium ion batteris (LIBs), such as cost and safety issues. However, in spite of their advantages, the cathode materials under development are required to improve performance of ZIBs, because the capacity and cycling stability of ZIBs are mainly influenced by the cathode materials. To design optimized cathode materials for high performance ZIBs, a novel manganese oxide (MnO2) coated graphite sheet is suggested herein with improved zinc-ion diffusion capability thanks to the uniformly decorated MnO2 on the graphite sheet surface. Especially, to optimize MnO2 on the graphite sheet surface, amounts of percursors are regulated. The optimized MnO2 coated graphite sheet shows a superior zinc-ion diffusion ability and good electrochemical performance, including high specific capacity of 330.8 mAh g−1 at current density of 0.1 A g−1, high-rate performance with 109.4 mAh g−1 at a current density of 2.0 A g−1, and remarkable cycling stability (82.2 % after 200 cycles at a current density of 1.0 A g−1). The excellent electrochemical performance is due to the uniformly decorated MnO2 on the graphite sheet surface, which leads to excellent zinc-ion diffusion ability. Thus, our study can provide a promising strategy for high performance next-generation ZIBs in the near future.

본 연구는 수중 비소제거를 위해 망간-철 산화물을 합성하고, PVdF와 복합화하여 전기방사법으로 제조하였다. TEM에서 산화물은 철이 망간을 감싼 형태이다. 인장강도는 PMF10이 PVdF보 다 2배 증가하였고 기공크기는 PVdF보다 작아지는 것이 확인되었다. 비소제거 실험에서 산화물은 As(Ⅲ)제거율이 80%이상 나왔고, As(V)도 제거되 었다. As(Ⅲ) 제거율은 PMF01이 30%로 상대적으로 우수한 결과를 보였다. 따라 서 이산화물은 나노섬유와 복합화를 통해 수처리 필터소재에 대한 기초연구에 활용될 것으로 기대된다.

본 연구에서는 비소(arsenic, As) 제거 특성을 가진 망간-철 산화물(manganese-iron oxide, MF)을 제조하고, 이를 poly vinylidene fluoride (PVdF)와 복합화를 진행하여 As(III)와 As(V)를 동시에 제거가 가능한 수처리용 나노섬유복합막 (polymer nanofiber membrane with Mn-Fe, PMF) 제조에 관한 기초 연구를 진행하였다. Transmission electron microscope (TEM) 분석을 통해 MF 소재의 형상 및 구조를 확인하였으며, PMF 복합막의 수처리용 분리막으로의 활용가능성을 조사하 기 위하여 기계적 강도, 기공크기, 접촉각 및 수투과도 분석을 진행하였다. 측정결과로부터 망간과 철 비율이 같은 PMF11 복 합막의 기계적 강도가 가장 높은 결과값(232.7 kgf/cm2)을 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 또한, MF 소재의 도입에 따라 기공 크기가 점차 줄어드는 경향성을 확인할 수 있었으며, 특히, 철 산화물의 조성비가 증가할수록 기공크기가 감소하는 경향성을 보여주었다. 수투과도 측정결과 MF 소재의 도입에 따라 PVdF 나노섬유막에 비해 약 10~60% 이상 향상되는 결과를 나타내 었다. 제조된 MF 소재 및 PMF 복합막의 비소 제거 특성평가를 통해 As(III)와 (V)의 동시 제거 가능하며, 특히, MF01 샘플 의 경우 As(III)와 (V)에 각각 93, 68%의 가장 높은 흡착제거율을 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 제조된 MF소재 및 PMF 복합막을 통해 수처리용 분리막의 기능성 향상을 위한 기초연구 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

식용수의 비소오염으로 인한 피해로 비소에 대한 관심이 증대되고 있으며, 아시아 지역뿐만 아니라 북남미, 유럽까지 비소로 오염된 지하수가 발견되고 있다. 본 연구에서는 As(Ⅲ)와 As(V)의 흡착특성을 가진 것으로 알려진 망간-철 산화물을 합성하고, PVdF고분자를 이용하여 복합나노섬유를 제조하였으며, 복합막의 물리적 특성과 비소제거 성능을 확인하였다. 복합화 전 합성된 망간-철 산화물을 ICP를 이용하여 비소제거율을 측정한 결과 As(V)는 43.6%, As(Ⅲ)는 65.5%의 제거율을 보였다.

Mass production-capable powder was synthesized for use as cathode material in state-of-the-art lithium-ion batteries. These batteries are main powder sources for high tech-end digital electronic equipments and electric vehicles in the near future and they must possess high specific capacity and durable charge-discharge characteristics. Amorphous silicone was quite superior to crystalline one as starting material to fabricate silicone oxide with high reactivity between precursors of sol-gel type reaction intermediates. The amorphous silicone starting material also has beneficial effect of efficiently controlling secondary phases, most notably . Lastly, carbon was coated on powders by using sucrose to afford some improved electrical conductivity. The carbon-coated cathode material was further characterized using SEM, XRD, and galvanostatic charge/discharge test method for morphological and electrochemical examinations. Coin cell was subject to 1.5-4.8 V at C/20, where 74 mAh/g was observed during primary discharge cycle.

For decompose carbon dioxide, manganese oxide was synthesized with 0.25M-MnSO4·nH2O and 0.5M-NaOH by coprecipitation. We made magnetite deoxidized manganese oxide by hydrogen reduction for 1hour at 330℃. We investigated characteristics of catalyst, hydrogen reduction degree and decomposition rate of carbon dioxide. The structure of the hausmannite certified spinel type. The specific surface area of synthesized hausmannite and deoxidized hausmannite were 22.36m2/g, 33.56m2/g respectively. The decomposition rate of CO2 of deoxidized hausmannite was 57%.

재충전이 가능한 Li/PEO-LiClO4-PC/LIMn2O4구조의 전고상 전지를 제작하였다. LIMn2O4박막은 RF 마그네트론 스퍼터링 법으로 제작하였으며, 750˚C 부근에서의 급속열처리를 통하여 스피넬 상으로 결정화시킬 수 있었다. 상온 충.방전 시험을 행한 결과, 평균 전압 4V(vs. Li)의 평탄한 방전 전압과 우수한 재충전 능력을 나타내었다.

현재 국내에서 상당량의 방사성 폐기물이 발생 및 보관되고 있으며, 이로 인한 세슘 및 스트론튬과 같은 방사성 핵종에 의한 토양 및 지하수 오염이 우려되고 있는 실정이다. 따라서 환경내로 유출될 수 있는 방사성 핵종에 대한 적절한 처리공법의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 세슘이온(Cs＋)과 같은 방사성 핵종으로 오염된 지하수를 처리할 수 있는 경제적이고 친환경적인 흡착제를 개발하고자 한다. 이를 위해 층상망간산화물(layered manganese oxide)인 나트륨-버네사이트(Na-birnessite)를 합성하여 세슘을 이용한 등온흡착실험을 수행하여 수용액상에 존재하는 세슘이온의 흡착 제거능을 알아보았다. 등온흡착실험과 버네사이트에 대한 물리·화학적 물성실험 결과로 부터 세슘의 주요 제거기작은 나트륨-버네사이트내 층간에 존재하는 Na＋ 이온이 수용액상에 Cs＋ 이온과 치환되어 제거되는 것을 확인할 수 있었다.