코어-쉘 광열입자를 이용한 액상 촉매 반응

문해주,박은혜,김영훈 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-

코어-쉘 입자는 코어 및 쉘에 사용된 물질의 특징을 복합적으로 나타내는 기능성 입자로 촉매를 포함한 다양한 분야에 적용되고 있다. 그 중 광열 촉매는 촉매의 활성이 낮은 환경에서도 특정 영역의 광을 조사함을 통해 촉매를 활성화시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 온도 감응성 고분자인 pNIPAM (poly(N-isopropylacrylamide))을 코어로, 광열효과를 나타내는 금 나노 입자를 쉘로 사용하였다. 제조한 입자에 근적외선을 조사하면 광열 효과에 의한 온도 상승으로 고분자가 수축하고, 이로 인해 광열효율이 더욱 증가함을 확인하였다. 이를 광열 촉매로 사용하여 분해물질인 4-NP (4-Nitrophenol)의 환원 속도가 증가하였고 광열 촉매로써의 성능도 확인하였다.

벽면에서의 촉매 효과를 고려한 우주쓰레기의 궤적 예측 프로그램 개발

박성현(Seong hyeon Park),박기수(Gisu Park) 한국항공우주학회 2016 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2016 No.4

극초음속으로 재진입하는 우주쓰레기의 생존성 및 궤적 예측은 지난 수십 년 동안 연구되어 왔다. 공력에 의한 열(heat) 계산에 있어서 NASA의 ORSAT프로그램 및 ESA의 SCARAB프로그램과 같은 기존의 재진입 해석 프로그램들은 평형 경계층 및 벽면에서의 super-catalytic 가정을 사용한 Fay and Riddell 이론을 접목하였다. 그러나 이러한 가정들은 공력가열에 의한 열을 크게 예측하므로 정확하지 않다. 본 연구에서는 Goulard가 제안한 비평형 열 계산식을 접목하여 super-catalytic 효과와 non-catalytic 효과를 비교해보았다. Non-catalytic 효과인 경우에 우주쓰레기가 더 오래 살아남는 것을 확인하였다. 따라서 우주쓰레기 생존성 예측에 있어서 벽면에서의 촉매 현상은 중요하다. Survivability and trajectory estimation of reentry space debris have been carried out over the past few decades. In aerodynamic heat calculation, the reentry analysis programs such as ORSAT by NASA, and SCARAB by ESA, use Fay and Riddell’s formula which has several assumptions of equilibrium boundary layer and a super-catalytic surface. However, these assumptions are inaccurate because they overestimate aerodynamic heating from the surface. In this paper, Goulard formula is used to calculate non-equilibrium aerodynamic heating and to compare super-catalytic effect with non-catalytic effect. In the modelling of a non-catalytic effect, it is shown that the space debris survivability was higher than that of the super catalytic effect. Therefore, the catalytic effect on the wall is important to estimate space debris survivability.

UV-TiO₂광촉매 반응기를 이용한 미생물의 살균효과

김시욱,이정섭,정해광,박열,윤성명,유진철,이범규,이인화,박진열 조선대학교 환경공해연구소 1998 環境公害硏究 Vol.14 No.-

UV-TiO_(2) 반응기를 이용하여 Escherichia coli와 Aspergillus oryzae var. oryzae의 살균효과를 측정하였다. 254 ㎚에서 최대 14 watt의 자외선 방출량을 내는 램프를 원형 Pyrex유리관 중앙에 설치하였고 TiO_(2)는 석영관에 박막증착(Thin Film Coating)된 형태와 슬러리 형태로 나누어 회분식으로 살균정도를 측정하였다. E. coli에 대한 살균력은 1.7× 10^(7) cells/㎖에 대해 5분간 자외선 조사를 하였을 경우 2.0× 10^(2) cells/㎖으로 감소하였고, 자외선 조사와 함께 슬러리 형태의 TiO_(2)를 첨가하였을 경우에는 3.4× 10 cells/㎖으로, 자외선 조사와 함께 TiO_(2)가 석영관에 박막증착된 경우에는 7.6× 10^(2) cells/㎖으로 감소하였다. 한편 위와 같은 조건에 유리관 하부에서 기포를 주입후 11분 동안 자외선을 조사시킨 경우에는 1.3× 10^(2) cells/㎖으로, 자외선 조사와 함께 슬러리 형태의 TiO_(2)를 첨가하였을 경우에는 1× 100 cells/㎖으로, 자외선 조사와 함께 TiO_(2)가 박막증착된 경우에는 7.9× 10 cells/㎖을 나타내었다. 결국 UV-TiO_(2) 반응기에 사용되는 TiO_(2)가 슬러리 형태일 때 최대 살균효과를 나타내었으나 기포가 첨가되었을때는 오히려 살균에 장애를 받는 것으로 나타난 반면 석영관에 박막증착된 경우에는 기포가 첨가되는 것이 살균에 효과적인 것으로 관찰되었다. The killing effect of UV-TiO_(2) photocatalytic system on the Escherichia coli DH5-慣 and Aspergillus oryzae var. oryzae (KCTC 6095) was studied. The UV lamp which emits maximum 14 watts at 254 nm was set on the center of pyrex round glass tube. Two types of TiO_(2), one of which is slurry and another which is thin film coated form, were used to determine the killing effect. When UV was irradiated to 1.7 * 10^(5) cells/??of E. coli for 11 min, the living cell number decreased to 4.0 * 1.0^(0) cells/?? The effect of UV system together with slurried TiO_(2) was less than 1 cells/?? whereas that of UV-coated TiO_(2) system decreased to 7.1 * 10^(3) cells/?? To study the effect of bubble on the killing of microorganisms, air was bubbled to the bottom of glass tube. When 1.7 * 10^(5) cells/??were exposed to UV for 11 min in combination with air bubble, the living cell number decreased to 1.3 x 10^(2) cells/?? In the same condition except the addition of slurried TiO_(2), the living cells were 1 * 10^(2) cells/?? However, more cells could be killed by the system which consists of UV, coated TiO_(2), and air bubble (7.9 * 10^(1) cells/??. From these results, it was found that UV-slurried system is the most effective one, but its killing effect is not stimulated by air bubble. However, bubbling was very effective in the UV-coated TiO_(2) system.

작은 반응 매질에서 일어나는 촉매 반응 속도에 관한 연구

김중한,성재영,Kim, Jung-Han,Sung, Jae-Young 대한화학회 2008 대한화학회지 Vol.52 No.3

본 논문에서는 반응 매질의 부피가 촉매 반응 속도에 미치는 영향을 조사하였다. 단순하지만 정확한 모델에 대한 연구로부터 촉매 반응의 반응 속도 계수는 매질의 부피가 줄어들 수록 증가함을 알게 되었다. 평균 반응속도 상수(average reaction rate constant)는 Collins-Kimball 속도 상수의 일반화 된 형태로 얻어졌는데, 속도 상수는 부피의 효과를 보정해주는 인자를 포함하고 있다. 조사한 모델의 반응물 농도는 전통적 화학 반응론에서 예측되는 지수함수적 감소와는 상당한 차이를 보이는데 이는 기존 화학 반응속도론에서는 무시되는 반응분자 공간 분포의 비평형 확산운동(non-equilibrium diffusive dynamics)의 효과 때문이다. 반응 매질의 부피 가 유한한 점을 고려하면, 반응 시간이 충분히 오래 지났을 때, 기존의 확산지배 반응에서는 예측 되는 않는 지수 함수적 농도 감소가 얻어지는데, 그 속도 상수 역시 반응매질 크기에 의존한다. We investigate the kinetics of diffusion-influenced catalytic reactions occurring in small reaction volume. From a simple exact model study, we find that the reaction rate coefficient decreases with the size of reaction volume. The explicit expression for the average reaction rate constant is presented, which can be regarded as a generalization of well-known Collins-Kimball rate constant into the reactions occurring in a small reaction volume. It turns out that the traditional diffusion influenced reaction dynamics is followed by a single exponential relaxation phase with a rate constant dependent on the reaction volume for the catalytic reactions occurring in small reaction volumes.

등압조건에서 Fe계 촉매를 이용한 Fischer-Tropsch 합성반응에 미치는 CO₂ 첨가효과

천동현(Dong Hyun Chun),박지찬(Ji Chan Park),홍석용(Seok Yong Hong),이호태(Ho-Tae Lee),양정일(Jung-Il Yang),홍성준(SungJun Hong),정헌(Heon Jung) 한국신재생에너지학회 2013 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.11

도시재생에 있어 대형 복합문화시설의 촉매적 효과에 관한 연구- 국립아시아문화전당의 주변지역을 중심으로 -

정환석,유우상 한국문화공간건축학회 2018 한국문화공간건축학회논문집 Vol.- No.63

The Asia Culture Center(ACC) is a large-scale cultural complex built in Dong-gu, Gwangju Metropolitan City as part of the Asian Culture City Development Project. Dong-gu is loosing its economic and social vitality due to the relocation of major municipality facilities including the city hall and the development of new residential areas in the outskirts of Gwangju. It was expected that ACC would act as a catalyst for urban regeneration in Dong-gu and bring a new vitality to it. This study focused on the social, economic and cultural changes of the surrounding area influenced by ACC and purposed to understand initial aspects of the catalytic effect of large-scale cultural complex. To compare the changes of before and after the opening of the ACC, this study analyzed the changes of social, economy, and cultural indexes such as population, land value, number of building approvals, business, and cultural activities from 2007 to 2017. As a result, the ACC has given positive impacts to surrounding areas in terms of rising land prices, increasing cultural events and changing businesses. Especially this study found that the catalytic effect is maximized by connecting isolated areas due to large scale complexes and providing convenient facilities for pedestrians. Since the scope of this study is limited to the ACC and Gwangju city, the findings of the study should be carefully interpreted or generalized when applied to other cases.

양생기간이 TiO₂ 나노튜브 보강 시멘트 페이스트의 광촉매 효과에 미치는 영향

유준성 ( Liu¸ Jun-xing ),진다형 ( Jin¸ Da-hyung ),배성철 ( Bae¸ Sung-chul ) 한국건축시공학회 2021 한국건축시공학회 학술발표대회 논문집 Vol.21 No.2

With the development of nano-reinforcement technology and the increasing concern for environmental issues, TiO₂ nanomaterials have received wide attention as an additive besides carbon nanomaterials that can be used to enhance the mechanical properties of cement-based materials. Also, TiO₂-based materials can allow cement-baned materials with photocatalytic capability, providing a potentially effective approach to reduce environmental problems. In this work, compressive strength, splitting tensile strength, and degradation of methylene blue solution were used as target to assess the effect of TiO₂ nanotubes on the mechanical strength and photocatalytic effect of hardened cement paste at different curing time. According to the strength results, the optimum amount of TiO₂ was identified as 0.5% of the weight of cement. Meanwhile, the TiO₂ nanotubes-reinforced specimen exhibited better photocatalytic effect in the early stage of curing.

Catalytic Spectrophotometry for the Determination of Manganese at Trace Levels by a Novel Indicator Reaction

Gurkan, Ramazan,Caylak, Osman Korean Chemical Society 2010 대한화학회지 Vol.54 No.5

새로운 동적 분광 광도 측정법은 천연의 물 샘플에서 망간(II)의 측정을 위해 개발되었다. 그 방법은 620 nm에서 활성화제로서 nitrilotriacetic acid (NTA)를 사용하면서 $KIO_4$에 의한 갈로시아닌(Gallocyanin)의 산화와 함께 망간(II)의 촉매 효과에 기초했다. 최적조건은 갈로시아닌(Gallocyanin) $4.00{\times}1^{-5}\;M$, $KIO_4$ $1.00{\times}10^{-4}\;M$, NTA $1.00{\times}10^{-4}\;M$, pH = 3.50인 0.1 M HAc/NaAc 완충용액, 5분의 반응시간 그리고 $30^{\circ}C$의 온도에서 얻어졌다. 최적조건 하에서 제안된 방법은 $0.1\;-\;4.0\;ng\;mL^{-1}$의 범위에서 망간(II)의 측정을 허용했고 $0.025\;ng\;mL^{-1}$이하의 검출한계를 가지고 있다. 표준 망간(II) 용액을 측정하는 것에서 회수율은 98.5 - 102% 범위에 있다. 그리고 상대표준편차(RSD)는 0.76 - 1.25%의 범위에 있다. 새롭게 개발된 동적 방법은 약간의 주위의 물과 만족할 만한 결과를 갖는 JAC-0031의 공인된 표준 기준 강물 샘플 둘 다에서 망간(II)의 측정에 성공적으로 응용되었다. 또한, 얼마 안 되는 양이온과 음이온은 망간(II)의 측정을 방해한다. 다른 촉매-동적 방법과 기기적 방법과 비교했을 때, 제안된 동적 방법은 상당히 좋은 선택성과 감도, 낮은 가격, 저렴함, 낮은 검출한계와 신속함을 보인다. 상대적으로 낮은 염분을 갖는 진짜 물 샘플과 병으로 된 마시는 물, 차갑고 뜨거운 용천수, 호수, 강물 샘플 같은 복잡한 모체들에 적용하는 것은 쉽고 성공적으로 적용될 수 있다. A new kinetic spectrophotometric method is developed for the measurement of Mn(II) in natural water samples. The method is based on the catalytic effect of Mn(II) with the oxidation of Gallocyanin by $KIO_4$ using nitrilotriacetic acid (NTA) as an activation reagent at 620 nm. The optimum conditions obtained are $4.00{\times}1^{-5}\;M$ Gallocyanin, $KIO_4$, $1.00{\times}10^{-4}\;M$ NTA, 0.1 M HAc/NaAc buffer of pH = 3.50, the reaction time of 5 min and the temperature of $30^{\circ}C$. Under the optimum conditions, the proposed method allows the measurement of Mn(II) in a range of $0.1\;-\;4.0\;ng\;mL^{-1}$ and with a detection limit of down to $0.025\;ng\;mL^{-1}$. The recovery efficiency in measuring the standard Mn(II) solution is in a range of 98.5 - 102%, and the RSD is in a range of 0.76 - 1.25%. The newly developed kinetic method has been successfully applied to the measurement of Mn(II) in both some environmental water samples and certified standard reference river water sample, JAC-0031 with satisfying results. Moreover, few cations and anions interfere with the measurement of Mn(II). Compared with the other catalytic-kinetic methods and instrumental methods, the proposed kinetic method shows fairly good selectivity and sensitivity, low cost, cheapness, low detection limit and rapidity. It can easily and successfully be applied to the real water samples with relatively low salt content and complex matrices such as bottled drinking water, cold and hot spring waters, lake water, river water samples.

Magnetite Dissolution by Copper Catalyzed Reductive Decontamination

Seonbyeong Kim,Sangyoon Park,Wangkyu Choi,Huijun Won,Jungsun Park,Bumkyoung Seo 한국방사성폐기물학회 2018 방사성폐기물학회지 Vol.16 No.4

본 연구에서는 하이드라진 기조의 환원성 제염제를 이용한 마그네타이트 산화물의 용해를 다루고 있다. 마그네타이트로부터의 Fe(Ⅱ) 및 Fe(Ⅲ)의 용해는 protonation, surface complexation 및 reduction에 의해 지배를 받는다. 하이드라진과 황산은 산소결합을 파괴하거나 Fe(Ⅲ)이온을 Fe(Ⅱ)이온으로 환원시키기 위한 수소 및 전자를 각각 제공하게 된다. 속도론적 관점에서 보다 효율적인 용해를 위하여 다수의 전이금속의 영향을 분석하여 Cu(Ⅱ) 이온이 효과적임을 확인한 바 있다. Cu(Ⅰ) 이온은 Cu(Ⅱ) 이온으로 산화되는 동안 전자를 방출하여 Fe(Ⅲ) 이온을 환원시키고 다시 하이드라진에 의해 Cu(Ⅰ) 이온으로 환원되게 된다. 본 연구를 통해 제염용액에 매우 적은 양의 구리 이온 (약 0.5 mM)을 첨가함에 따라 평균 40% 용해속도가 향상됨을 확인하였고, 특히 특정 조건에서는 70% 이상 용해속도가 향상 됨을 확인하였다. 구리 이온이 하이드라 진과 배위결합을 이루는 지에 대해서는 아직 명확하지 않으나, 분명한 것은 Cu(Ⅱ)/H+/ N2H4으로 이루어진 제염제는 효과적인 용해성능을 가지고 있다는 것이다. Hydrazine based reductive dissolution applied on magnetite oxide was investigated. Dissolution of Fe(Ⅱ) and Fe(Ⅲ) from magnetite takes place either by protonation, surface complexation, or reduction. Solution containing hydrazine and sulfuric acid provides hydrogen to break bonds between Fe and oxygen by protonation and electrons for the reduction of insoluble Fe(Ⅲ) to soluble Fe(Ⅱ) in acidic solution of pH 3. In terms of dissolution rate, numerous transition metal ions were examined and Cu(Ⅱ) ion was found to be the most effective to speed up the dissolution. During the cycle of Cu(I) ions to Cu(Ⅱ) ions, the released electron promoted the reduction of Fe(Ⅲ) and Cu(Ⅱ) ions returned to Cu(I) ion due to the oxidation of hydrazine. In the experimental results, the addition of a very low amount of cupric ion (about 0.5 mM) to the solution increased the dissolution rate about 40% on average and up to 70% for certain specific conditions. It is confirmed that even though the coordination structure of copper ions with hydrazine is not clear, the Cu(Ⅱ)/H+/N2H4 system is acceptable regarding the dissolution performance as a decontamination reagent.

Cat-CVD법을 이용하여 다양한 제막압력 조건에서 증착된 PTFE(polytetrafluoroethylene) 박막의 소수성 평가에 관한 연구

Mohammad Alghusun,여승준,안정선 한국진공학회 2012 한국진공학회 학술발표회초록집 Vol.2012 No.2