허니컴에 코팅한 마그네타이트의 미세구조 및 CO₂ 분해특성 = The Microstructure of Magnetite Coated on Honeycomb and Characteristics of CO₂ Decomposition

국문 초록 (Abstract)

초음파 여기 페라이트 플레이팅(ultrasound-enhanced ferrite plating)법으로 복잡한 형상을 가진 코디어라이트 허니컴에 마그네타이트(Fe$_3$O$_4$)를 코팅하고, 제조 공정 조건의 변화가 마그네타이트 코팅 막의 형성과 미세구조에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 또한, 수소 환원과정을 통해 제조된 산소부족형 마그네타이트 막을 이용하여 코팅막의 형성조건이 $CO_2$가스 분해 특성에 미치는 영향에 대해 검토하였다. pH 완충제($CH_3$COONH$_4$)의 몰농도가 증가함에 따라 제조된 허니컴에 코팅된 마그네타이트 막의 평균 입자 크기는 약 200∼250 nm로 증가하였다. 이들 코팅막을 30$0^{\circ}C$에서 2시간동안 수소 환원시켜 산소부족형 마그네타이트를 만든 후 $CO_2$ 가스 중에서 온도를 올리면서 반응기 내부의 압력변화를 측정한 결과, 약 315∼34$0^{\circ}C$를 시작으로 $CO_2$가 분해하면서 반응기 내부의 압력이 감소하였다. 350"$^{\circ}C$에서 수소 환원된 시편에서는 산소부족형 마그네타이트와 일부 $\alpha$-Fe 상이 나타났다. 허니컴에 코팅된 마그네타이트의 수소 환원 및 $CO_2$ 가스 분해 과정에서 생기는 중량 변화를 측정한 결과 수소 환원 과정에서 약 320∼34$0^{\circ}C$에서부터 급격한 중량감소가 일어났고, $CO_2$ 가스 분해 과정에서는 중량의 증가가 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, we fabricated magnetite coated on a cordierite honeycomb which has complex shape by ultrasound-enhanced ferrite plating. The effects of the plating condition on the formation of the magnetite and its microstructure were investigated. The magnetite coated on the honeycomb became an oxygen-deficient ferrite by H$_2$ gas reduction, then the effects of the molar concentrations of ammonium acetate for $CO_2$ gas decomposition have been studied. As the molar concentration of a pH buffer($CH_3$COONH$_4$, 0.1946∼0.3892 M) solution increased, the average particle size increased about 200∼250 nm. The magnetite coated on the honeycomb was reduced by H$_2$ gas for 2 h at 30$0^{\circ}C$. The inner pressure change in the cell began to occur at 315∼34$0^{\circ}C$. The H$_2$-Reduced magnetite coated on the honeycomb at 35$0^{\circ}C$ contained an oxygen deficient magnetite and $\alpha$-Fe phase. The thermogravimetric analysis with H$_2$ reduction and $CO_2$ decomposition were carried out with the magnetite coated on the honeycomb. A weight loss in process of H$_2$ reduction occurred between 32$0^{\circ}C$ and 34$0^{\circ}C$, while a weight gain was observed during the $CO_2$ decomposition.