금속산화물 촉매상에서 플라즈마를 이용한 IPA 저감

조진오,이상백,장동룡,박종호,목영선 한국청정기술학회 2014 청정기술 Vol.20 No.4

금속산화물이 담지된 허니컴 형상의 플라즈마-촉매 반응기를 이용하여 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 저감 및부산물 생성 거동에 대해 조사하였다. 허니컴 형상의 다공질 세라믹 지지체(주성분: α-Al2O3)에 금속산화물로 산화철(Fe2O3)또는 산화구리(CuO)를 담지시킨 후, 이 촉매가 동축 원통형 전극구조 내부에 위치하도록 플라즈마-촉매 반응기를 구성하였다. 플라즈마 반응에 의한 IPA 분해속도가 매우 빨랐기 때문에 IPA 분해효율 자체는 금속산화물 담지 여부 및 금속산화물 종류에 관계없이 유사한 것으로 나타났으나, 부산물 생성거동은 촉매종류에 따라 큰 차이를 보여주었다. 아세톤, 폼알데하이드,아세트알데하이드, 메테인, 일산화탄소 등의 유해 부산물 농도는 Fe2O3/α-Al2O3 < CuO/α-Al2O3 < α-Al2O3 순으로 높게 나타났다. 유량 1 L min-1, IPA 초기농도 5,000 ppm(산소: 10%), 방전전력 47 W의 조건에서 얻어진 CO2 선택도는 α-Al2O3,CuO/α-Al2O3, Fe2O3/α-Al2O3에 대해 각각 40, 80, 95%로서 Fe2O3/α-Al2O3가 플라즈마-촉매를 이용한 IPA의 산화에 가장 효과적인 것으로 나타났다. 플라즈마를 단독으로 사용하여 휘발성유기화합물을 분해할 경우 타르형태의 생성물이 반응기에퇴적되는 문제점이 있으나, 플라즈마-촉매 공정에서는 이러한 현상이 관찰되지 않았으며 촉매의 활성이 그대로 유지되었다. This work investigated the plasma-catalytic decomposition of isopropyl alcohol (IPA) and the behavior of thebyproduct compounds over monolith-supported metal oxide catalysts. Iron oxide (Fe2O3) or copper oxide (CuO) was loaded on amonolithic porous α-Al2O3 support, which was placed inside the coaxial electrodes of plasma reactor. The IPA decompositionefficiency itself hardly depended on the presence and type of metal oxides because the rate of plasma-induced decomposition wasso fast, but the behavior of byproduct formation was largely affected by them. The concentrations of the unwanted byproducts,including acetone, formaldehyde, acetaldehyde, methane, carbon monoxide, etc., were in order of Fe2O3/α-Al2O3 < CuO/α-Al2O3< α-Al2O3 from low to high. Under the condition (flow rate: 1 L min-1; IPA concentration: 5,000 ppm; O2 content: 10%; dischargepower: 47 W), the selectivity towards CO2 was about 40, 80 and 95% for α-Al2O3, CuO/α-Al2O3 and Fe2O3/α-Al2O3, respectively,indicating that Fe2O3/α-Al2O3 is the most effective for plasma-catalytic oxidation of IPA. Unlike plasma-alone processes in whichtar-like products formed from volatile organic compounds are deposited, the present plasma-catalyst hybrid system did not exhibitsuch a phenomenon, thus retaining the original catalytic activity.

구리 전선의 산화도를 이용한 발화지점 판정에 대한 연구

윤정권 한국화재조사학회 2018 한국화재조사학회 학술대회 Vol.2018 No.04

본 연구에서는 화재현장에서 사용되는 감식·감정 기법의 새로운 방법 중 한가지로 써, 화재현장에 남아있는 전선의 산화도 차이를 이용하여 발화지점을 추정하는 새로운 접근 방식을 연구하였다. 이를 위해, 구리전선을 온도별, 시간별로 다양한 조건에서 산 화시켜 산화막을 형성하고, 이를 구조적, 전기적으로 분석하였다. 온도가 높아지거나 시간이 증가할수록 열을 받은 구리선은 산화막이 두꺼워 졌으며, 이러한 구리전선의 저항을 측정하거나 산화막이 제거된 전선의 두께 측정을 통하여 가장 열을 많이 받은 최초의 발화지점을 추정할 수 있었다. 이 기법을 활용하여 패턴 식별이 불가능한 전소 화재, 넓은 장소의 건물화재, 높은 열이 발생하여 탄화물이 소실된 화재에서도 남아있 는 금속 전선을 이용하여 발화장소를 추정할 수 있을 것으로 기대된다. In this study, we developed new method determining the area of origin of fire by using oxidation properties of copper wire at fire scene. Because the growth of copper oxide was changed by temperature and duration of heat, the copper wire at fire origin has the most thick copper oxide which can be identified by measuring thickness or resistance of copper wire. By the experiments in this study, It was revealed that annealed copper wire at various condition showed significant changes in thickness or resistance. Therefore, new technique suggested by this study using copper wire is promising method to identify the fire origin, especially at the large fire scene or with a lack of evidence except copper wires.

황산용액에 의한 황동광으로부터 구리 침출 시 첨가제(과산화수소와 에틸렌글리콜) 및 온도의 영향

김소현,안종관,신선명,정경우,Kim, So-Hyun,Ahn, Jong-Gwan,Shin, Shun-Myung,Chung, Kyeong-Woo 한국자원리싸이클링학회 2016 資源 리싸이클링 Vol.25 No.5

본 연구는 황동광의 황산침출에 관한 연구로 황산 농도, 침출온도, 첨가제로 과산화수소 및 에틸렌글리콜 첨가에 따른 구리 침출거동을 조사하였다. 침출용액에 과산화수소 및 황산의 농도가 증가할수록 구리 침출률이 증가하였다. 침출온도에 따른 구리 침출률은 $30 -60^{\circ}C$에서 상승하였으나, $70 -80^{\circ}C$에서는 감소하였다. 침출된 구리의 양이 감소하는 결과는 $70^{\circ}C$ 이상의 온도에서 용액 중에 함유된 과산화수소의 분해에 의한 것이었다. $80^{\circ}C$에서 에틸렌글리콜을 첨가하였을 경우 과산화수소의 분해가 억제되어 구리 침출률이 증가하였다. 침출 잔사의 SEM 분석 결과, 에틸렌글리콜을 첨가할 경우 침출 잔사가 다공성의 형태로 변형되는 것을 확인하였으며, 에틸렌글리콜 첨가 시 $60^{\circ}C$ 이하에서도 구리 침출률이 증가하였다. The leaching behaviors of copper from chalcopyrite were investigated by sulfuric acid. The leaching of copper was examined according to concentration of sulfuric acid, leaching temperature and addition of hydrogen peroxide and ethylene glycol. The concentrations sulfuric acid and hydrogen peroxide in the leaching solution were increased, the leaching efficiencies of Cu were increased. At $30 -60^{\circ}C$, the leaching efficiency of Cu was increased but it was decreased at $70 - 80^{\circ}C$. The results were due to the increasing of hydrogen peroxide decomposition in the solution above $70^{\circ}C$. In the case of ethylene glycol added at $80^{\circ}C$, the decomposition of hydrogen peroxide was decreased and the leaching efficiency was increased. As a result of SEM analysis of leaching residue after leaching, the residue was found to porous form in the case of the ethylene glycol added and then the leaching efficiency of Cu was increased by the increase of surface area under $60^{\circ}C$ with ethylene glycol.

Effect of TiO₂ crystalline phase over TiO₂ supported copper oxide catalysts for low temperature CO oxidation

양영강,김나연,이동훈,김윤희,주지봉 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-

일산화탄소는 대기오염을 일으키는 공기의 주요한 오염원임과 동시에 촉매를 피독시키는 원인으로 알려져 있다. 따라서 일산화탄소를 제거하는 것은 환경보호와 산업 공정에서 촉매를 보호하기 위한 중요한 과정이다. 일산화탄소 산화 반응을 일으키는 촉매로는 금, 백금 그리고 팔라듐과 같은 귀금속류 촉매가 널리 알려져 있다. 귀금속류 촉매들은 뛰어난 활성을 보여주지만 높은 가격과 오염되기 쉽다는 단점으로 인해 이들을 대체할 촉매에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 본 연구에서는 일산화탄소 산화 반응에서 높은 활성을 보여주고 높은 열적 안정성을 가지는 촉매로서 이산화티타늄 지지체에 산화구리를 담지한 촉매(CuO-TiO₂)를 합성하였다. TiO₂는 졸겔법을 사용하여 합성하였으며, 소성 온도를 통해 결정상을 조절하였다. 산화구리는 습식 함침법을 통해 TiO₂ 위에 담지하였다. TiO₂의 결정상 변화에 따라 산화구리가 담지되는 형태가 달라지고 이로 인해 촉매의 활성 또한 변하였다. 실험실 규모의 일산화탄소 산화 반응 실험을 통해 일산화탄소 산화 반응에 최적화된 TiO₂ 결정상을 알아보았다.

인쇄회로기판 폐에칭액으로부터 회수된 염화구리를 이용한 수산화나트륨 용액에서의 산화제1동 분말 제조

이상훈,유경근,이재천 한국자원공학회 2018 한국자원공학회지 Vol.55 No.3

A recycling process was proposed to recover Cu component from spent etchant, which had been generated from printed circuit board manufacture. The recycling process consists of two steps. Firstly, Cu component was selectively precipitated as CuCl powder by adding Cu powder into the etchant. Secondly, cuprous oxide was synthesized using NaOH solution and the CuCl powder. In the present study, the effect of pH on Cu2O synthesis was investigated under the conditions at pH 3.7-12.1 by adjusting NaOH concentration. The peaks of cuprous oxide were observed in XRD result of powder synthesized at pH 4.8, which was closed to the equilibrium pH calculated thermodynamically under the same conditions with the experiment. 인쇄회로기판 제조공정에서 발생한 폐에칭액으로부터 구리성분을 회수하기 위해 두 단계로 구성된 재활용 공정이 제안되었다. 우선 폐에칭액에 구리분말을 투입하여 선택적으로 구리성분을 염화구리로 침전시킬 수 있었다. 회수된 염화구리 분말을 수산화나트륨 용액에 반응시켜 산화제1동 분말을 제조하였다. 본 연구에서 산화제1동 분말 형성에 대한 pH의 영향을 수산화나트륨 농도를 조절하여 pH 3.7-12.1 범위에서 관찰하였다. pH 4.8에서 형성된 분말 을 XRD로 조사했을 때 산화제1동의 피크가 관찰되었으며, 이는 동일한 조건에서 열역학적으로 계산된 평형 pH에 근 접한 것을 확인할 수 있었다.

정전분사법에 의한 Al/CuO 복합체 분말 제작 및 점화 특성 연구

안지영(Ji Young Ahn),김지훈(Ji Hoon Kim),김상범(Sang Buom Kim),정훈(Hoon Jung),조명훈(Myung Hoon Cho),김수형(Soo Hyung Kim) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

고에너지 물질은 연료물질과 산화제로 구성되어진 물질로 일반적으로 연료물질과 산화제 물질이 혼합되어 있는 형태를 지닌다. 일반적으로 연료물질과 산화제 물질을 혼합하는 방법은 볼밀 혹은 초음파 에너지를 사용하여 혼합한다. 본 연구에서는 알루미늄 나노입자를 연료물질로 사용하고, 산화구리를 산화제 물질로 사용하여 고에너지물질을 제작하고 점화 특성에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 중공노즐과 정전분사법을 사용하여 알루미늄-산화구리 코어-쉘 입자를 만들고자 하였다. 생성된 최종 입자의 알루미늄과 산화구리의 비율은 정전분사시 노즐에 공급하는 용액의 양을 조절함으로써 조절하였다. 정전분사법을 사용하여 제작한 입자의 물리적 특성은 SEM과 TEM을 사용하여 분석하였으며, 생성된 입자의 점화 특성은 고속카메라를 사용하여 측정하였다.

황산화균 Acidithiobacillus thiooxidans를 이용한 Boleo 저품위 산화동광 내 구리 및 망간의 동시추출 연구

유지용,한협조,이종운 한국자원공학회 2016 한국자원공학회지 Vol.53 No.5

Simultaneous bioleaching of Cu and Mn from Boleo low-grade Cu oxide ore was investigated using a sulfur-oxidizing bacterium Acidithiobacillus thiooxidans. The amounts of Cu and Mn were 2~3% in the ore as phosphates, silicates, and oxides. A. thiooxidans leached Cu with less amount of Mn in fresh culture medium. Increase of inoculated bacterial cells or addition of yeast extract to the culture medium increased the amounts of Cu and Mn extracted from the ore. Extracted Mn existed dominantly as colloidal suspensions rather than dissolved phase. When bacterial culture incubated for one month was applied to the ore with medium, the lowest pH appeared and the extraction efficiency of dissolved Cu and Mn was significantly enhanced. Such enhancement was attributed to bacterial metabolism instead of chemical composition of culture medium itself. The results indicated that bioleaching may be efficiently applied to lixiviate Cu and Mn simultaneously from Boleo Cu oxide ore. 황산화균인 Acidithiobacillus thiooxidans를 이용한 미생물학적 용출법을 적용시켜 Boleo 저품위 산화동광 내 구리와 망간의 동시추출이 가능한지 확인하였다. 산화동광 내 구리와 망간은 각 2~3% 존재하며 광물형태는 주로 인산염, 규산염, 산화광물 형태였다. 신선한 배양액 내에서 A. thiooxidans는 산화동광에서 구리를용출시켰으나 망간 용출량은 낮았다. 투입하는 미생물 수를 증가시키거나 효모추출물을 첨가한 결과 구리와망간 용출량이 다소 증가하였으며 효모추출물 첨가 시 높은 효율을 보였다. 용출된 망간은 용존 상태보다 콜로이드 상태로 존재하였다. A. thiooxidans를 한 달간 배양한 배양액을 산화동광에 적용한 결과 가장 낮은 pH를 보였으며 구리뿐만 아니라 용존 상태 망간의 용출효율도 대폭 증가하였다. 이 효율 증진은 배양액의 화학적 조성보다배양액 내 A. thiooxidans의 대사작용에 기인하였다. 이러한 결과는 Boleo의 저품위 산화동광으로부터 구리 및망간을 동시 추출하는 데 있어 미생물학적 용출법이 적용 가능함을 나타내는 것이다.

구리의 나노구조체를 이용한 전기화학적 이산화탄소 환원 경로 제어에 대한 연구

이준호,남기태 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.0

현재 지구 온난화를 극복하기 위한 한 방법으로 전기화학적 이산화탄소 전환기술이 각광받고 있다. 전기화학촉매로 많은 금속이 사용되었는데, 그 중에서도 구리는 여러 종류의 탄소 화합물을 생성할 수 있다. 하지만 대부분 생성물은 C1 화합물에 머물고 있으며, C2 이상의 화합물을 높은 선택성으로 합성하는 방법론은 아직까지 제시되지 않았다. 우리는 규칙적으로 나노 공극이 있는 구리 전극을 이용하여 C2 화합물을 효율적으로 생산하였으며 (>50%), 구조체의 크기와 깊이를 조절함에 따라 생성물의 종류가 변화하는 것을 확인하였다. 구리 전극의 공극이 좁고 깊을수록 공극 내의 유동이 더 안정화되어 반응 중 생성된 중간체들이 전극 표면에 머무르는 시간이 길어졌으며, 결과적으로 C2 화합물 생성 반응까지 연속적으로 진행될 수 있었다. 이렇게 전극의 나노 구조체의 형태를 변화하여 중간체의 머무름 시간을 조절하는 기술은 추후 선택적으로 탄소수가 큰 탄화수소를 합성할 수 있는 가능성을 제시한다.

구리박판의 열 산화법을 이용한 산화구리 나노선의 형성

조재승(Jaeseung Jo),조재유(Jae Yu Cho),허재영(Jaeyeong Heo) 한국신재생에너지학회 2017 신재생에너지 Vol.13 No.2

구리 (111) 박막의 급속 열처리 산화로 얻은 고품질 Cu2O (111) 박막

천미연,이유실,김수재,정세영 한국물리학회 2020 새물리 Vol.70 No.11

최근 들어 2.1 eV에서 2.7 eV의 가시광선 영역에서 에너지 간격을 가지고 있어 빛의 흡수도가 높고지구상에 풍부한 구리를 기반으로 하며 독성 또한 가지고 있지 않아 태양광 발전, 광촉매 반응, 물의 광분해, 비선형 광학, 가스 검출 등의 여러 분야에서 집중을 받고 있는 제일 산화구리 Cu2O 박막을 얻고자 하는연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 비교적 간단한 방법인 Cu(111) 박막의 고온 열처리를 통하여높은 결정성을 가지는 Cu2O (111) 박막을 성장하는 연구를 진행하였다. 성장된Cu2O (111) 박막의 XRD 와 SEM, UV-Vis spectroscopy 측정을 통하여 아르곤 분위기 하에 800 ◦C의 온도에서 30 분 열처리한경우 높은 결정성을 가지는 것을 확인하였다, 또한 흡광계수 를 통하여 상온에서 Cu2O (111) 박막의청색 (blue)과 남색 (indigo) 에너지 간격을 얻을 수 있었으며 이것 또한 Cu2O (111) 박막이 높은 결정성을 가지기 때문에 가능하였으며 얻은 값들은 bulk Cu2O구조로부터 얻어진 이론적인 값과 잘 일치하였다. Due to the energy gaps of copper from 2.1 to 2.7 eV, its high light absorption, its nontoxicity and its abundance on the earth, Cu2O is an attractive material for use in various areas such as photovoltaic power generation, photocatalytic reactions, water photolysis, nonlinear optics, and gas sensing. Many researches efforts are being conducted to obtain high-quality Cu2O thin films. In this study, high-quality, epitaxial Cu2O (111) thin films were obtained via a relatively simple method, rapid thermal processes at high temperature of RF sputtered Cu (111) thin film on a sapphire substrate. XRD, SEM and UV-Vis spectroscopy measurements confirmed the high crystallinity of the Cu2O (111) thin film oxidized for 30 minutes at a temperature of 800 ◦C under an atmosphere of argon with 3 ppm of oxygen. Also, because of the high crystal-quality of the Cu2O (111) thin films, blue and indigo energy gaps at room temperature were obtained from the absorption coefficient . The obtained energy band gaps are consistent with the theoretical values obtained from Cu2O bulk structures.