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- 저자 : 도정연 (검색결과 74 건)
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도정연,강미숙 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1
수소에너지는 에너지 밀도가 높고, 연소 시 물만 배출되기 때문에 기존의 화석연료 기반의 에너지원을 대체할 수 있는 친환경 에너지원이다. 수소를 제조하는 다양한 방법 중, 물의 전기분해는 화석연료를 사용하지 않고 수소를 생산하는 친환경적인 방법이다. 물의 전기분해를 통한 효과적인 수소 생산을 위해 HER 전극 촉매 개발 연구가 많이 수행되고 있고, 지금까지 백금 촉매가 가장 우수한 성능을 나타낸다고 보고되었다. 하지만, 백금은 상용화하기에 너무 고가이므로 저가형 고효율/고안정성 전극 촉매 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 비교적 값이 저렴한 전이금속인 Co와 Mn을 이용하여 bimetallic 형태의 금속 산화물을 합성하고 HER 전극 촉매로 이용하였다. spinel 구조에서의 Co와 Mn 시너지 효과는 높은 산화 환원 특성뿐만 아니라 안정적으로 HER에 대한 우수한 활성을 나타냈다. 추가적으로 금속 산화물의 안정성과 전도성을 향상시키고자 소량의 탄소계 물질을 첨가하여 촉매 활성을 높이고자 하였다. 합성된 촉매는 XRD, SEM 및 HR-TEM에 의해 물리화학적 특성을 분석하였고, LSV, CV 및 Tafel 플롯을 사용하여 전극 성능을 평가하였다.
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페로브스카이트 PbTiO3를 코팅시킨 현무암 섬유에서의 광환원에 의한 CO2 메탄화
도정연,박선민,강미숙 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.0
최근 CO2가 지구온난화를 일으키는 주된 원인으로서 전 세계가 CO2 감소와 이를 이용한 에너지 전환에 대한 연구에 주목하고 있다. 특히 CO2와 H2O의 광환원을 통한 메탄생성 연구는 CO2 감소뿐만 아니라 연료로 재사용이 가능하여 매우 가치가 있다. 본 연구에서는 현무암 섬유에 금속 산화물을 코팅하여 촉매로 이용한 광환원 반응의 특성을 확인하고자 하였다. 코팅하는 금속 산화물은 hydrothermal 법으로 합성한 TiO2와 페로브스카이트 PbTiO3를 이용하였고, 이를 현무암 섬유에 코팅시켜 7.00 cm3 반응기 내에서 광환원 반응을 실시하였다. 합성된 촉매의 특성은 XRD, UV-vis, BET, CO2 TPD 등을 통해 확인하였고, 광환원 반응 결과 생성된 기체는 기체 크로마토그래피를 통해 분석하였다. 또한 현무암 섬유, TiO2가 코팅된 현무암 섬유, 페로브스카이트 PbTiO3가 코팅된 현무암 섬유 촉매를 이용한 광환원 성능을 비교한 결과 페로브스카이트 PbTiO3를 코팅시켰을 때 메탄 생성 효율이 가장 좋은 것을 확인하였다. 더불어 광환원 반응 기질로서 glass wool보다 현무암 섬유의 성능이 더 좋은 것도 확인할 수 있었다.
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전이금속이 포함된 Mn계 촉매의 프로판 수증기 개질 반응을 통한 수소 제조
도정연,박노국,이태진,이상태,강미숙 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1
신재생 에너지가 주목받고 있는 요즘 수소는 현재의 화석연료나 원자력에 비해 무해한 환경적 장점을 가지고 있어 차세대 청정에너지로 평가되고 있다. 수소를 제조하는 여러 방법 중 수증기 개질 반응법은 경제적으로 효율적이고 친환경적인 방법이다. 본 연구에서는 개질 반응의 연료 공급원으로 우리 주위에서 보다 손쉽게 구할 수 있는 LPG가스(특히 프로판)를 사용하였다. 기존에 많이 사용된 귀금속 촉매에서 탈피하여 전이금속을 이용한 저가 촉매를 개발하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 산소전달체로 Mn을 사용하고, Mn을 기본으로 하여 Fe, Co, Ni, Cu를 첨가하여 촉매로 사용하였다. 촉매의 물리화학적 특성을 알아보기 위해 XRD, BET, XPS 등을 분석하였으며, 프로판 수증기 개질 반응은 450~800도까지 진행하였다. 프로판 수증기 개질 반응 결과, spinel 구조를 갖는 Ni<sub>2</sub>MnO<sub>4</sub>를 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>에 함침시킨 촉매가 수소 선택율과 프로판 전환율이 가장 우수한 것을 확인하였다.
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Effect of perovskite-PbTiO3 as a buffer or scattering layer in DSSC performance
도정연,강미숙 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.0
To enhance the current efficiency of dye-sensitized solar cells, a perovskite-PbTiO3 as a buffer or scattering supplement is introduced via a conventional hydrothermal treatment in this study. For comparison, five groups of multi-layered electrodes with different configurations are fabricated, TiO2/TiO2, TiO2/PbTiO3 and TiO2/TiO2-PbTiO3/PbTiO3 and the photoelectrochemical properties of these materials are identified by XRD, TEM, FT-IR, EIS, IMPS, IMVS analysis. When a mixture of TiO2 and PbTiO3 is prepared as a buffer layer, the cell efficiency is improved remarkably. In particular, TiO2b/5TiO2b-5PbTiO3/PbTiO3-DSSC shows the highest cell performance of 8.39% with the smallest internal resistance. Based on the photoelectrochemical results, the perovskite-PbTiO3 can be concluded to be a valuable material to reduce the presence of defects at the interface and facilitate the movement of electrons for higher DSSC performance.
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Hydrogen production by propane steam reforming over X(X=Fe, Co, Ni, Cu)2MnO4/γ-Al2O3 catalysts
도정연,박노국,이태진,강미숙 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.0
인류의 주 에너지원인 화석연료는 많은 환경오염 문제를 야기하고 있어 전 세계적으로 이를 대체할 수 있는 신재생에너지에 대해 주목하고 있다. 그 중에서도 수소는 현재의 화석연료나 원자력에 비해 무해한 환경적 장점을 가지고 있어 차세대 청정에너지로 평가되고 있다. 수소를 제조하는 방법은 여러 방법 중 가장 경제적이고 친환경적인 방법은 수증기 개질 반응이다. 특히 본 연구에서는 개질 반응의 연료 공급원으로 프로판 가스를 사용하였는데, 보다 손쉽게 얻을 수 있어 매우 경제적인 연료 공급원이다. 기존의 수증기 개질 반응 촉매들은 귀금속류가 많았는데 에너지 효율 대비 가격이 너무 비싸다는 단점이 있었다. 따라서 본 연구에서는 저가의 전이금속을 담체에 분산시켜 내열, 내구성이 우수한 저가 촉매를 개발하고자 하였다. X2MnO4(X=Fe, Co, Ni, Cu) 몰 비율로 촉매를 합성한 후 담체인 r-Al2O3에 3:7의 비율로 함침시켜 촉매로 사용하였다. 촉매의 특성은 XRD, BET, XPS 등을 통해 분석했으며, 반응은 450~800도까지 진행하였다. 프로판 수증기 개질 반응 결과, Ni2MnO4를 r-Al2O3에 함침시킨 촉매가 수소 선택율과 프로판 전환율이 가장 우수했다.
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CuS@CuInS<sub>2</sub>:In<sub>2</sub>S<sub>3</sub> 촉매를 이용한 물/메탄올 분해에 의한 효과적인 수소 제조
도정연,강미숙 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
산업화 이후 화석연료의 사용량이 급증하면서 인류는 에너지 고갈 문제에 직면하였다. 이에 따라 환경 문제와 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 해결책 마련에 전 세계가 주목하고 있으며, 그 중에서도 수소에너지가 차세대 청정에너지원으로 손꼽히고 있다. 다양한 수소 제조 방법 중, 광촉매를 이용한 수소 제조 방법은 친환경적인 방법으로 고효율의 광촉매 개발이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 효율적인 전하 분리를 위해 sulfide계 촉매인 CuS와 In<sub>2</sub>S<sub>3</sub>를 코어-쉘 헤테로 구조로 합성하였다. 합성하는 과정에서 CuS와 In<sub>2</sub>S<sub>3</sub> 성분 사이에 CuInS<sub>2</sub> 계면을 만들었고, 이 계면은 구조적 결함을 유도하여 반응 활성 사이트를 증가시켰다. 특히 전자-정공 재결합을 지연시키는 전자 트랩(electron trap) 사이트로 작용하면서, 결과 적으로 광촉매 활성을 증가시켰다. 합성한 촉매의 물리화학적 특성은 XRD, SEM, TEM 등으로 확인하였고, 광학 특성은 UV/Vis, PL, Photocurrent, IMVS 측정 등을 통해 분석하였다. 결과적으로, CuS@CuInS<sub>2</sub>:In<sub>2</sub>S<sub>3</sub> 촉매는 여기 전자와 정공 쌍 사이의 재결합 억제로 인해 높은 광 활성을 나타내는 것을 확인하였다.
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하이브리드 페로브스카이트 태양전지에서 알킬기의 사슬 길이의 영향
도정연,강미숙 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.1
화석연료 고갈이 가속화되면서 이를 대체할 만한 에너지 연구에 전 세계가 주목하고 있다. 그 중 태양에너지는 풍부하고 깨끗하며 지속 가능하다는 점에서 유망한 대체에너지원으로 간주되고 있다. 특히 염료감응 태양전지(DSSC)는 기존 실리콘 태양전지에 비해 값이 싸고 다양한 형상으로 구현이 가능하여 차세대 태양전지로 주목을 받았지만 모듈활성이 10%를 넘지 못하여 상용화하기에 어려움이 있었다. 반면에 셀 활성을 17%이상으로 개선시킨 하이브리드 페로브스카이트 태양전지가 최근 다수의 연구자들에 의해 개발/연구되어 상용화로의 높은 기대를 모으고 있다. 본 연구에서는 sol-gel법을 이용하여 메조 다공 성 TiO<sub>2</sub>를 합성하고 scattering layer로 사용하고자 하였다. 또한 탄소사슬 길이가 다른 C1NH<sub>3</sub>PbI<sub>3</sub>, C<sub>2</sub>NH<sub>3</sub>PbI<sub>3</sub>, C<sub>3</sub>NH<sub>3</sub>PbI<sub>3</sub> 페로브스카이트 구조를 합성하여 상기 합성한 다공성의 티타니아 내부로 삽입시켜 광 감응을 촉진시키고 전자 흐름이 용이하도록 셀을 제작하였다. 그 결과, 알킬기 사슬길이 증가는 광전효율을 개선시키는 중요한 요인으로 작용하였으며 반면 안정성은 다소 감소하였다.
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1P-457 CaTiO<sub>3</sub>/Ni/Pt 촉매를 이용한 광-열 시스템에서의 이산화탄소 연료화
도정연,강미숙 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.1
대기 중 환경 문제가 매우 심각하여 2015년 파리 기후변화협약을 통해 세계 각국에서 온실가스 감축 목표량을 수립했으며, 우리나라 역시 2030년까지 37%의 온실가스 감축 목표를 제시하였다. 이에 따라 대기 중의 CO<sub>2</sub> 농도를 낮추기 위한 대책 마련과 CO<sub>2</sub> 활용 방안에 대한 연구가 필수적이다. CO<sub>2</sub>를 활용하여 고 부가가치 제품으로 전환하는 것은 산업 및 환경적으로 매우 유용하다. 하지만, 기존의 많은 연구에도 불구하고 CO<sub>2</sub> 전환은 태양 빛을 충분히 사용하지 못하거나 열 에너지가 많이 필요한 단점 때문에 실용화에 어려움이 있었다. 따라서 최근에는 태양의 빛과 열에너지를 모두 사용하는 광열 시스템에 의해 촉매 효율을 증가시키는 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 흡광 능력이 우수한 CaTiO<sub>3</sub> 촉매를 기본으로, 열 전환에 유리한 Ni과 Pt을 도핑시켜 광-열 시스템에서의 CO<sub>2</sub> 연료화 반응에 응용하였다. 촉매는 sol-gel법으로 합성하였고, XRD, BET, TEM 등을 통해 물리화학적 특성을 확인하였다. 40~240℃온도 범위에서 촉매의 CO<sub>2</sub> 광 전환, 열 전환, 광-열전환 효율을 비교하였고, CO<sub>2</sub>-TPD와 PL 측정 등을 통해 촉매의 광학 및 열적 특성을 확인하였다
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1LG-3” Effect of perovskite-PbTiO<sub>3</sub> as a buffer or scattering layer in DSSC performance
도정연,강미숙 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1
To enhance the current efficiency of DSSCs, a perovskite-PbTiO<sub>3</sub> as a buffer or scattering supplement is introduced via a conventional hydrothermal treatment in this study. For comparison, five groups of multilayered electrodes with different configurations are fabricated, TiO<sub>2</sub>/TiO<sub>2</sub> (blocking layer/scattering layer), TiO<sub>2</sub>/PbTiO<sub>3</sub> and TiO<sub>2</sub>/TiO<sub>2</sub>-PbTiO<sub>3</sub>/PbTiO<sub>3</sub> (blocking layer/buffer layer/scattering layer), and the photoelectrochemical properties of these materials are identified by XRD, TEM, FT-IR, IMPS and IMVS analysis. When a mixture of TiO<sub>2</sub> and PbTiO<sub>3</sub> is prepared as a buffer layer, the cell efficiency is improved remarkably. In particular, TiO<sub>2</sub>b/5TiO<sub>2</sub>b-5PbTiO<sub>3</sub>/PbTiO<sub>3</sub>-DSSC shows the highest cell performance of 8.39% with the smallest internal resistance. Based on the photoelectrochemical results, the perovskite-PbTiO<sub>3</sub> can be concluded to be a valuable material to reduce the presence of defects at the interface and facilitate the movement of electrons for higher DSSC performance.
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