The emergence of Mo2C- based catalysts in recent years has been favored as promising contender within diverse class MXenes. In terms of rapid development in the photocatalytic application, these intriguing compounds exhibit excellent photocatalytic performance because of their superior optical properties and peculiar structure characteristics. Unfortunately, a systematic review of Mo2C- based catalysts is lacking. In this review, we abstract the implication of structure—property relationship of emerging Mo2C- based MXenes materials and their applications toward the photocatalytic hydrogen evolution reaction (HER). Furthermore, synthetic pathways to prepare high-quality, low cost Mo2C- based MXenes materials and their outcomes for high HER applications are systematically described. Finally, several insights are provided into the prospects and future challenges for the development of highly reactive Mo2C- based MXenes materials, which present large range opportunities in this promising 2D materials for green and clean energy in environmental fields. This review provides a comprehensive scientific guide to the preparation, modification, and photocatalytic HER of MXenes-based materials.

Amorphous molybdenum sulfide ( MoSx) has been regarded as a promising hydrogen evolution reaction (HER) catalyst due to its mild preparation conditions and low-cost precursor materials. In this work, we report a simple strategy combining the growth of amorphous MoSx on the surface of metal organic frameworks (ZIF-67) and annealing treatment to prepare Co-doped MoSx nanopolyhedrons (denoted as CoMoSx NPs). The CoMoSx NPs exhibit excellent HER activity in acid condition with an overpotential of 188 mV at a current density of 10 mA cm− 2 (η10), and a relatively stable overpotential after 2000 cyclic voltammetry (CV) cycles testing. The excellent HER performance of the CoMoSx NPs can be attributed to the doping of Co element adjust the electronic structure and increase the conductivity of catalyst, and the nanopolyhedrons structure which can expose more active sites for HER electrocatalytic. This study offers a low-cost and simple strategy to prepare high-activity HER catalyst, which holds great promises in developing advanced electrocatalysts for energy storage.

Herein a rich, Se-nanoparticle modified Mo-W18O49 nanocomposite as efficient hydrogen evolution reaction catalyst is reported via hydrothermal synthesized process. In this work, Na2SeSO3 solution and selenium powder are used as Se precursor material. The structure and composition of the nanocomposites are characterized by X-ray diffraction (XRD), high-resolution field emission scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), EDX spectrum analysis and the corresponding element mapping. The improved electrochemical properties are studied by current density, and EIS analysis. The as-prepared Se modified Mo-W18O49 synthesized via Na2SeSO3 is investigated by FE-SEM analysis and found to exhibit spherical particles combined with nanosheets. This special morphology effectively improves the charge separation and transfer efficiency, resulting in enhanced photoelectric behavior compared with that of pure Mo-W18O49. The nanomaterial obtained via Na2SeSO3 solution demonstrates a high HER activity and low overpotential of -0.34 V, allowing it to deliver a current density of 10 mA cm2.

Highly active, stable and low-cost noble metal-free electrocatalysts are essential for production of hydrogen. However, preparation of such catalysts is still highly challenging so far. In this work, the Mo2C– carbon nanomaterials have been prepared by controlled thermal technique. By controlling concentration of the reactants in the experimental condition, the Mo2C– carbon nanomaterials have been fabricated, which leads to decreases in contact resistance b/w Mo2C– carbon nanomaterials and graphitic carbon atoms. As a result, the Mo2C– carbon nanomaterial electrode shows remarkable activity for hydrogen evolution reactions with a small onset overpotential of 95 mV, a Tafel slope of 62 mV dec−1, an high exchange current density of 0.32 mA cm−2, good stability during long-term 1000 cycles and exhibits long-term durability for several days. This study opens a new method for the preparation of highly active non-noble electrode for production of hydrogen from water splitting.

실리콘 폼은 고성능 가스켓, 열 차폐, 진동 마운트 및 Enter 키 패드로 많은 산업 분야에서 난연성 소재로서 매우 유용하다. 실리콘 발포체는 실온에서 백금 촉매 및 무기필러 존재하에서 비닐기를 함유한 폴리실록산 (V-silicone) 및 수산기를 함유한 폴리실록산 (OH-silicone)과 하이드라이드를 함유 한 폴리실록산 (H-silicone)의 수소와의 수소축합반응의해 가교와 발포를 동시에 일으켜 제조하였다. 이 러한 방법은 종래의 발포와 경화를 각각 실시한 공정보다 매우 편리한 방법이다. 이 실험에 사용 된 기 능성 실리콘수지들은 1.0 meq/g의 vinyl기를 가진 점도 20 Pa-s의 V-silicone과 0.4 meq/g의 수산기를 가진 점도 50 Pa-s의 OH-silicone 및 7.5 meq/g의 하이드라이드기를 함유한 점도 0.06 Pa.s.의 H-silicone으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 실리콘의 종류 및 함량, 촉매, 충전제 등의 변화에 따른 실리콘수지 발포체의 구조 및 기계적 특성에 미치는 영향을 연구하였다.백금 촉매는 실리콘 수지에 대하여 0.5 wt%이면 충분하였다. 낮은 점도의 OH-silicone의 첨가는 초 기 발포 속도를 높이며 발포체 밀도는 감소시키지만, 낮은 점도의 V-silicone의 첨가는, 인장 강도뿐만 아니라 신율도 감소시킨다. SF-3 조건에서 얻은 실리콘수지 발포체의 밀도, 인장강도 및 신율을 각각 0.58 g/cm3, 3.51 kgf/cm2 및 176 %를 얻을 수 있었다. 본 발포 시스템에서의 알루미나 충전재 역시 실리콘수지 발포체의 기계적 특성을 향상시키는 중요한 역할을 하였다.

팔라듐이 코팅된 V99.8B0.2 합금 분리막을 통해 sweep 가스를 사용하지 않고 수소 투과 시 혼합가스의 영향에 대해 알아보았다. 분리막은 400℃에서 sweep 가스를 사용하지 않고 순수 수소, 수소/이산화탄소, 수소/일산화탄소의 혼합가스를 1.5~8.0 bar의 압력으로 실험하였다. Sweep 가스를 사용하지 않고 수소만을 공급한 투과 실험에서 팔라듐 코팅된 V99.8B0.2 합금 분리막(두께 : 0.5 mm)의 수소 투과량은 40.7mL/min/㎠였다. 또한 수소/이산화탄소를 공급한 투과실험에서 V99.8B0.2 합금 분리막의 수소 투과량은 21.4mL/min/㎠였다. 수소/이산화탄소 및 수소/일산화탄소 혼합가스를 각각 공급할 때 투과량은 압력에 상관없이 수소 분압 감소 만큼 감소하였고 모든 경우 Sievert 법칙을 잘 만족시켰다. 투과 후 분리막의 XRD, SEM/EDX 결과로부터 V99.8B0.2 합금 분리막은 여러 혼합가스에 대해 안정성과 내구성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.

HDDR treated anisotropic Nd-Fe-B powders have been widely used for the sheet motors and the sunroof motors of hybrid or electric vehicles, due to their excellent magnetic properties. Microstructural alignment of HDDR treated powders are mostly depending on the hydrogen reaction in disproportionation step, so the specific method to control hydrogenation reaction is required for improving magnetic properties. In disproportionation step, hydrogenation pressure and reaction time were controlled in the range of 0.15~1.0 atm for 15~180 min in order to control the micorstructural alignment of phase and, at the same time, to improve remanence of HDDR treated magnet powders. In this study, we could obtain a well aligned anisotropic Nd-Fe-B-Ga-Nb alloy powder having high remanence of 12 kG by reducing hydrogen pressure down to 0.3 atm in disproportionation step.

상업적으로 HTS (High Temperature Shift reaction) 반응에서 사용되는 Fe2O3/Cr2O3 촉매는 사용 후 6가 크롬 (Cr6+)의 침출에 따른 환경적/인체적 문제를 일으킬 수 있는 잠재성을 가지고 있어 친환경 크롬-프리 촉매개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 크롬을 사용하지 않고 우수한 성능을 나타낼 수 있는 Fe/Al, Fe/Al/Cu, 그리고, Fe/Al/Ni 촉매를 제조하고 성능을 비교 평가하였다. 단계함침법으로 금속산화물(Cu와 Ni)과 알루미늄이 함유된 Fe계 촉매를 제조하고 촉매반응장치를 이용하여 각 촉매의 활성을 분석하였다. 그 결과 Fe/Al/Cu 촉매는 가혹한 조건(COconc. = 38.2%; 천연가스 대비 약 5.7 배 높은 CO 농도)에서도 탁월한 성능(XCO = 84.3% at 400 ℃)을 나타내었다. 이 결과는 Fe/Al/Cu 촉매의 강한 환원력과 활성종인 Fe3O4의 높은 열적 안정성에 기인한 것으로 확인되었다. 또한 강한 소결 저항성을 가진 Fe/Al/Cu 촉매는 400°C에서 100시간 동안 뚜렷한 비활성화를 보이지 않아 높은 안정성을 지닌 것으로 확인되었다.

본 연구에서는 폐자원 합성가스를 이용한 고온전이반응용 Ce가 첨가된 Cu/γ-Al2O3 촉매의 물리 화학적 특성을 비교 분석하였다. 합성방법에 따른 촉매의 특성을 비교하기 위해 활성물질의 담지 순서를 변경하여 Ce/Cu/γ-Al2O3, Ce-Cu/γ-Al2O3, Cu/Ce/γ-Al2O3, Cu/γ-Al2O3 촉매를 제조하였다. 제조된 촉매 중 Ce/Cu/γ-Al2O3 촉매가 가장 높은 활성도 및 안전성을 나타냈다. 제조된 촉매의 물리-화학적 특성은 XRD, H2-TPR, XPS, Raman, Photoluminescence 등으로 분석하였다. 그리고 CO 전환율에서도 CeO2로 첨가된 모든 Cu/γ-Al2O3 촉매는 Cu/γ-Al2O3보다 높은 CO 전환율을 보였다. 이 연구결과는 CeO2의 첨가가 고온전이반응에서 Cu/γ-Al2O3 촉매의 성능을 향상 시킨 것을 나타낸다. 또한, Ce/Cu/γ-Al2O3 촉매의 높은 촉매 활성은 주로 고농도 산소저장능 및 환원된 Cu종과 관련이 있음을 알 수 있었다.

본 연구에서는 폐기물가스화 후 생성되는 합성가스의 고순도 수소화를 위해 고온 수성가스전이반응(HT-WGS : High Temperature-Water Gas Shift) 반응용 특정 산화물(CeO2, ZrO2, TiO2 및 Al2O3)에 코발트를 담지한 촉매를 제조하고 그 산화환원특성을 비교 분석하였다. 특정 산화물에 Co를 함침법을 이용하여 담지하여 Co/CeO2, Co/ZrO2, Co/Al2O3, Co/TiO2 촉매를 각각 제조하였다. 제조된 Co 기반 촉매의 물리적 특성 분석은 BET 비표면적과 XRD 분석을 통해 수행하였고 CO 화학흡착과 H2-TPR 분석을 통해 산화환원 특성을 파악하고 동시에 물리-화학적 특성간의 상관관계를 해석하였다. H2-TPR 분석 및 CO 화학흡착 분석 결과, 코발트의 분산이 지지체 산화물의 환원성과 밀접한 상관관계를 가지고 있음을 알 수 있었다. 이 연구 결과는 Co/CeO2가 반응온도 350 ~ 550℃에서 활성 평가한 촉매 중에서 가장 우수한 활성을 나타내었다. 또한, Co/CeO2 촉매가 Co/ZrO2 및 Co/Al2O3 촉매보다 높은 촉매 활성 및 안정성을 나타내었다. Co/CeO2 촉매의 탁월한 활성 및 안정성은 지지체의 환원성과 높은 Co 금속의 분산에 기인하는 것으로 나타났다. 결과적으로 폐기물가스화로부터 생산된 합성가스를 고순도 수소로 전환하기 위한 HT-WGS 반응에서 Co/CeO2 촉매는 매우 유망한 촉매임을 알 수 있었다.

Biogas has been used to remove water content and hydrogen sulfide (H2S). Removing water requires a low temperature process; thus, our study investigated removing H2S under high pressure and low temperature. Several experiments were conducted to investigate removal of H2S from a biogas stream by optimizing chemical absorption and the chemical reaction with a Fe/EDTA solution. The roles of Fe/EDTA were studied to enhance removal efficiency of H2S due to oxidization by Fe+3/EDTA. The objective of this study was to explore the feasibility of enhancing toxic gas treatment in a biogas facility. A biogas purification strategy affords many advantages. For example, the process can be performed under mild environmental conditions and at low temperature, and it removes H2S selectively. As the Fe-EDTA concentration increased, the H2S conversion rate increased because the Fe-EDTA complex was highly stable. The optimal pH to stabilize the chemical complex during oxidation of H2S was 9.0.

Simulated waste-derived synthesis gas has been tested for hydrogen production through water gas shift (WGS) reaction in the temperature range of 240oC ~ 400oC over supported Pt catalysts prepared by an incipient wetness impregnation method. MG30, MgO, ZrO2, Al2O3 and CeO2 were employed as supports for WGS reaction in this study. 1 wt.% Pt/ CeO2 catalyst exhibited the highest CO conversion as well as 100% CO2 selectivity. This is due to easier reducibility of Pt/CeO2 and high oxygen mobility and oxygen storage capacitiy of CeO2. Pt/CeO2 catalyst can be a promising catalyst for WGS reaction from waste-derived synthesis gas.

In aqueous acid solution [Cr(CN)_6]^3- aquates via a series of stepwise stereospecific reactions to give [Cr(H_2O)_6]^3+ as the final product.Some of the intermediate cyanoaquo complexes in the sequence have been isolated.These complexes aquate by both acid independent and acid denpendent pathways,the latter involving protonation of the cyano ligands followed by aquation of the singly protonated species. The kinetic data for the aquation of [CrCN(H_2O)_5]^2+ are consistent with the transition state structure, [(H_2O)_4Cr(CN)-OH-Cr(H_2O)_5]^3+.Addition of Cr^2+ to solutions of cyanocobalt(III) complexes produces the metastable intermediate[CrNC(H_2O]^2)+.This isomerizes to in a Cr^2+ -catalyzed reaction which occurs by a ligand-bridged electron-change mechnism. From acid catalysis on these aquation reactions, it product HCN. Especially, HSO_3 ions do the role of catalyst in the formation of HCN from CrCN^3+.