산화툴륨의 결함구조와 전기전도성에 대한 연구

최재시,정원양,김진호,이창환 연세대학교 자연과학연구소 1985 學術論文集 Vol.14 No.-

산화툴륨의 전기전도도를 400~1100℃의 온도영역과 10^-6~10^-1atm의 산소분압범위에서 측정하였다. 일정한 산소분압에서 전기전도도의 대수값을 절대온도의 역수에 대하여 도시한결과 직선관계를 얻었으며 inflection point가 나타났다. 활성화에너지는 고온영역에서 34.5kcal/mole, 저온영역에서 19.3kcal/mole이었다. 전기전도도의 산소분압의존성은 직선관계를 나타내었으며 600~1100℃의 온도영역에서 σ∝Po_2^1/5.3, 400~600℃의 온도영역에서σ∝Po_2^1/6.3이었다. 고온영역에서의 주결함은 V_??이며, 저온영역에서는 O_?? 임이 밝혀졌다. 전도도의 온도 및 산소분압의존성을 해석하였으며, 전도메카니즘을 제시하였다. The electrical conductivity of thulium sesquioxide has been measured from 400 to 1100℃ under oxygen partial pressure (Po_2) of 10^-6 to 10^-1 atm. Plots of log conductivity vs. 1/T at constant Po_2 are found to be linear with inflection point and the activation energies obtained from the slopes are 34.5kcal/mole in the higher temperature region and 19.3kcal/mole in the lower temperature region. The Po_2 dependences of the electrical conductivity are found to be linear and closely approximated by σ∝Po_2^1/5.3 in the temperature range of 600-1100℃ and σ∝Po_2^1/6.3 in the range of 400-600℃. The dominant defect is V_?? in the higher temperature region and O_?? in the lower temperature region. The interpretations of conductivity dependences on temperature and Po_2 are presented and conduction mechanisms are suggested to illustrate the data.

고체표면의 흡착현상에 의한 촉매개발연구

崔在時,韓賢洙,金奎弘,崔承洛 연세대학교 자연과학연구소 1978 學術論文集 Vol.2 No.-

CO 및 SO_2의 산화반응을 α-Fe_2O_3를 사용하여 각종 산소압력하에서 200~350℃(CO) 및 220~280℃(SO_2) 흡착기구와 아울러 속도론적 연구를 실시하였다. CO산화반응에서 E_a=10.8kcal/mole및 -dp/dt=k P_co P_o2^0.5이며 SO_2 산화반응에 대하여는 -dp/dt=kP_so_2 P_o_2^0.5 및 E_a=18.8 kcal/mole 임을 확인하였다. CO 산화반응에 대한 mechanism은 흡착 site인 산소공위 V_o-2e´및 철의 interstitial site인 Fe^2+로서 설명하였으며 SO_2반응에 대하여도 vacancy mechanism을 들어 설명하였다. 특히 rate determining step은 전기전도도 측정법으로 극히 성공적인 뒷받침아래 결정하였다. The catalytic oxidation of CO has been investigated in the presence of vacuum activated α-Fe_2O_3 under various partial pressures of CO and O_2 at temperatures from 200 to 350℃. The oxidation rates have been correlated with 1.5 order kinetics; first-order with respect to CO and 0.5 order for O_2. CO appears to be adsorbed essentially in an ionic, while O_2 is adsorbed in an ionic as well as a non-ionic species. Two surface sites, probably Fe_i^2+ interstitial and oxygen vacancy, might be required to adsorb CO and O_2. The conductivity data show that the adsorption of CO exceeds the O_2 adsorption and indicate that the adsorption process of CO (CO(g)→CO^+(ads)+e^-) in the rate determining step. From the agreement between the kinetic data and conductivity measurements, the oxidation mechanism of CO and the defect structure of the vacuum-activated α-Fe_2O_3 are suggested.

Sm_2O_3 및 ZrO_2-Sm_2O_3 System의 전기전도도

최재시,김규홍,김용배,최찬유,원휘준 연세대학교 자연과학연구소 1983 學術論文集 Vol.11 No.-

분광학적 순도의 다결정성 Sm_2O_3의 전기전도도를 300~1000℃의 온도범위와 10_-5∼10_-2기압의 산소압력하에서 측정하였다. 전기전도도의 산소압력의 의존성과 온도의존성으로부터 본 시료의 결함구조와 전기전도 메커니즘을 연구하였다. 본 실험결과는 같은 산소압력 조건하(10_-5∼10_-1 기압)에서 낮은 온도 영역과 높은 온도영역으로 구분되었으며 높은 온도 영역(700~1000℃)에서 시료들의활성화 에너지는 27~29Kcal/mol이었다. 산소압력 의존도(1/n)는 (1/5.5)로 부터 (1/5.2)로 높은 온도영역에서 증가하는 p형 반도성을가졌으며, 일부 이온성을 가지는 전자성 전도성을 갖는 것으로 나타났다. 낮은 온도 영역에서의 전기전도 메카니즘은 small polaron model 에 의한 산화이온이 hopping 하므로써 전도성을 갖는 것으로 설명하였다. ZrO_2-Sm_2O_3의 전기 전도도는 원자가 조절원리에 따라 Zr^4+가 Sm^3+ site에 첨가되므로써 electron donor로 작용하고 전기전도도 값이 현저하게 증가된다. 전기전도도 메커니즘은 polaron model 에 따르나 impurity control semiconductor로서 중요하다. The electrical conductivities of highly pure polycrystalline Sm_2O_3 have been measured over the temperature range of 300 to 1000℃ under the oxygen pressure range of 10_-5 to 10_-1 atm. The defect structure and the type of this semiconductor and the electrical conduction mechanism are investigated by measuring the temperature and oxygen pressure dependence of the electrical conductivity. The activation energies of Sm_2O_3 are 27-29 Kcal/mol at higher temperature region, and 8-10 Kcal/mol at lower temperature region. The oxygen pressure dependences of electrical conductivity, σ∝FO_2^1/n, are characterized by n values of about 5.2 at 1000℃, 5.5 at 600℃. The sesquioxide exhibits mixed conduction with some ionic conduction and major electronic conduction carriers. According to the principle of controlled valency, the electrical conductivity of ZrO_2-Sm_2O_3 system increase due to the electron donation of doped Zr^4+ in Sm^3+ site of Sm_2O_3. Electrical conduction mechanism is followed by polaron model and impurity doping is important as a impurity control semiconductor.

산화디스프로슘의 비화학양론적 조성과 전기전도성에 관한 연구

최재시,여철현,편무실,엄용환,장순호 연세대학교 자연과학연구소 1983 學術論文集 Vol.11 No.-

산화 디스프로슘, DyO_x로 표시되는 비화학양론적 조성식의 x값을 석영 마이크로천칭(quartz microbalance)을 사용하여 측정한 결과 300~1,200℃ 온도범위와 대기압하에서 1.5255~1.6075임을 알았다. 같은 실험 조건하에서 DyO_1.5000+x'로 표시되는 x'의 생성 엔탈피는 ΔH_f는 2.72㎉/㏖ 이었다. DyO_x의 전기전도도를 측정한 결과 600~1100℃ 온도범위와 2×10_-1∼10^-6 atm의 산소압력 범위에서 10^-4 ~10^-8 ohm^-1 ㎝^-1의 반도성을 나타내었다. 이 때 전기전도도의 산소압력의존성에서 얻은 1/n의 값은 1/5.3∼1/5.5이었고, 온도가 상승함에 따라 감소함을 알게 되었다. 이상의 데이타를 사용하여 D_(y2)O_3의 전도성 메커니즘, 결합구보 및 기타물성을 규명하였다. The χ-values of the nonstoichiometric chemical formula, DyOχ, have been measuredin a temperature range of 300℃ to 1200℃ under atmospheric pressure, and hose values varied between 1.5255 and 1.6075. The enthalpy of formation of χ' in DyO_1.5000+χ', ??H_f is 2.72㎉/㏖ under above experimental conditions. The electrical conductivity of DyOχ was measured in a temperature range 600 to 1100℃ under oxygen pressures of 2×10_^-1 to 10^-6 atm, and the values varied from about 10^-4 to 10^-8 ohm^-1㎝^-1 within semiconductor range. The activation energies for the conduction increase with oxygen pressure from 1.36 to 1.43 ev under the above conditions. The 1/n values obtained from the oxygen pressure dependence of the conductivity are 1/5.3∼1/5.5 and decrease as the temperature increases. The conduction mechanism, defect structure and other physical properties of the oxide are discussed with χ-values, σ-values and the above thermodynamic data.

Iron Oxide의 상에 관한 연구

최재시,여철현 연세대학교 대학원 1972 延世論叢 Vol.9 No.1

The nonstoichiometry of the iron oxide system is studied by analyzing the weight loss of a sample, measured by using a quartz microbalance, in a temperature range from 0℃ to 1200℃ under oxygen pressures from 102 mmHg to 10-4 mmHg. The Y values of the formula, FeO1+y, are correctly obtained by this means for various conditions of temperature and pressure. The plots of leg Y vs. log Po2 (or log Y=n log Po2) show linearity and n calculated from the slope of the plot is about 1/10 at 1000℃. The effect due to buoyancy and thermomolecular flow on the microbalance has been corrected for by a special design of our own. The electrical conductivity of the iron oxide system in also discussed with respect to the Y values.

산화 마그네슘 단결정의 비화학양론적 조성에 관한 연구

최재시,여철현,김대욱 연세대학교 대학원 1976 延世論叢 Vol.13 No.2

The x and x' values of the nonstoichiometric chemical formula Mg1+xO and MgO1-x' have been measured in the temperature range from 400 to 1200℃ under oxygen pressures from 10-6 to 10-1 attn. In temperature region 900∼1200℃, the magnesium oxide single crystal has two types of nonstoichiometric compositions such as type I Mg1+xO and typeIV MgO1+x'. A change of the nonstoichiometric type occurs near the minimum x' values or inversion point in the above conditions. The enthalpies of formation and 1/n values are calculated from the temperature and oxygen pressure dependences of the x or x' values, respectively. The physical properties of the MgO single crystal such as electrical conductivity, defect and diffusion have been explained on the basis of the x or x' values and the mechanism of formation of the nonstoichiometric compositions.

80年代를 向한 科學技術敎育의 革新

崔在時 연세대학교 교육대학원 1976 연세교육과학 Vol.9 No.-

산화 란타늄의 전기 전도성에 관한 연구

崔在時,金奎弘,최찬유 연세대학교 자연과학연구소 1980 學術論文集 Vol.5 No.-

600-1050℃와 1×10 exp (-6)-1×10 exp (2)torr에서 고순도의 La_2O_3의 전기전도도가 연구되었다. 결함구조 및 반도체형의 연구가 온도 및 산소압의 함수로서 이루어 졌으며 위의 온도 및 산소압력의 영역에서 La_2O_3의 전도도 값은 1×10 exp (-9)-1×10 exp (-3)(ohm-cm)^-1로 나타났다. 전기전도도의 산소 압력의 존성은 700℃에서 5.7, 1,000℃에서 5.3이며 700℃이하의 낮은 온도 영역에서는 9~14의 값을 나타내었다. 온도 증가에 따른 n값의 증가는 α-La_2O_3의 전기전도가 단순한 전도 메카니즘을 나타내지 않는다는 사실을 보여준다. 낮은 산소 압력에서 전기운반체는 금속공위가 아니라 산소이온이다. 또한 낮은 온도 영역에서 전기전도는 이온성을 띄며 높은 온도영역에서는 전자전도성을 나타낸다. The electrical conductivity of highly pure polycrystalline sample of La_2O_3 have been measured at temperatures from 600℃ to 1,050℃ and oxygen pressure range of 1×10 exp (-6)torr to 1×10 exp (2) torr. The defect structure and semiconductor type are investigated by measuring the temperature and oxygen pressure dependences of electrical conductivity. Sintered La_2O_3 exhibits the electrical conductivities in the range of 1×10 exp (-9) to 1×10 exp (-3) ohm^-1cm^-1 under the above oxygen pressures. The oxygen pressure dependences on electrical conductivity (σ×Po_2^1/n) are characterized by 5.3 at 1,000℃ and 5.7 at 700℃ and more higher values of 8-14 below 700℃. The increase in n value with decreasing temperature indicates that a simple conduction mechanism exists in this material. The conduction carriers are not metal vacancy but oxygen ion at lower pressures. The conduction data indicate a significant ionic conduction at lower temperatures and electronic conduction at higher temperatures.

NiO-ZnO-Fe_2O_3 System의 물성에 관한 연구

최재시,김규홍,전종호,박광하 연세대학교 자연과학연구소 1984 學術論文集 Vol.13 No.-

NiO-Z_nO-Fe_2O_3계에 대하여, Solid Solution 을 이루는 적합한 조성관계와 여러가지 비율로 혼합한 페라이트에 대하여 자성, 전도성을 측정하였다. 각 시료의 비저항은 3×10^-6Ωcm이었고, α-Fe_2O_3, NiO, ZnO의 조성비가 50, 15, 35mol %인 페라이트가 가장 높은 μ와 Q값을 갖는다. physical-chemical properties and the best composition of the solid solution of the NiO-ZnO-Fe_2O_3 system were checked by Q-meter and electrometer. The resistivity of each sample is 3×10^-6Ωcm, and the best composition of nickel ferrite for radio frequency use is α-Fe_2O_3:NiO:ZnO=50:15:35(mol%).

수소로 환원시킨 니켈도프된 α형 산화철상에서의 일산화탄소 산화반응메카니즘

최재시,오응주,전종호,원휘준,김돈,최찬유 연세대학교 자연과학연구소 1983 學術論文集 Vol.11 No.-

수소로 환원시킨 니켈도프된 α-Fe_2O_3의 촉매성이 CO산화반응을 통하여 150~250℃에서 연구되었다. CO의 산화속도는 CO에 대하여 1차이며 O_2에 대하여 0.5차 반응이었다. O_2는 수소환원에 의하여 생성된 산소공위에 흡착되고 CO는 흡착된 산소와 반응함을 확인하였다. 전기전도도 데이타는 산소의 흡착이 전기전도전자를 제거한다는 사실을 보여주었고, CO와 흡착된 O_2와의 반응이 전체 반응의 율속단계임을 규명하였다. The catalytic activity of "Hydrogen-Reduced" Ni-doped α-Fe_2O_3 has been investigated the oxidation of carbon monoxide at 150 to 250℃. The oxidation rates have been related with 1.5 order kinetics; first order with respect to CO and 1/2 with respect to O_2. Oxygen is adsorbed on oxygen vacancy that formed through H_2 reducing, on the other hand CO seems to react with already adsorbed oxygen. The conductivities show that adsorption of O_2 on oxygen vacancy withdraws the conduction electron from the vacancy and the reaction of CO with adsorbed oxygen is rate determining step for overall reaction.