금홍석으로부터 융제법에 의한 Potassium Hexatitanate Whisker 의 합성

이철태,이진식,이상문,박용성 ( Chul Tae Lee,Jin Sik Lee,Sang Moon Lee,Yong Sung Park ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.6

생산원가의 절감을 위해서 육티탄산칼륨 섬유는 융제법으로 원료물질을 금홍석, 공업용 K₂CO₃, 그리고 공업용 K₂MoO₄를 사용하여 제조하였다. 이 육티탄산칼륨 섬유를 얻기 위한 최적 조건은 반응온도 1050℃, 반응시간 5hrs, K₂CO₃에 대한 금홍석의 몰비 5.5 그리고 K₂CO₃와 TiO₂ 혼합물에 대한 flux의 몰비 4.0이었으며, 적절한 해섬처리 조건은 40배수의 물에 대해 8시간이었다. 이상의 조건으로 합성한 육티탄산칼륨 섬유는 평균 직경 0.5㎛, 평균길이 17㎛였다. 또한 육티탄산칼륨 섬유는 1N HCl에서 60일 후에도 안정하였다. Fibrous potassium hexatitanate whisker was produced through the flux method using a mixture of the natural ruble ore, industrial K₂CO₃ and industrial K₂MoO₄ in an attempt to reduce the fabrication cost. The optimum condition for the synthesis of potassium hexatitanate whisker was the reaction temperature of 1050℃, reaction time of 5 hrs, ruble ore mole ratio to K₂CO₃ of 5.5, and flux mole ratio to mixture (K₂O+nTiO₂) of 4.0. Also the proper water leaching condition for removing of K component was a multiful of 40 for water quantity and 8 hrs for leaching time in boiling water. In this condition, synthisized potassium hexatitanate whisker was a fibrous crystal of 17㎛ of average length and 0.5㎛ of average diameter. Potassium hexatitanate whisker was stabilized after 60 days at 1N HCl.

금홍석으로부터 이온교환에 의한 Potassium Octatitanate Whisker 의 합성

이철태,이진식,고두완,김현중 ( Chul Tae Lee,Jin Sik Lee,Du Wan Ko,Hyun Joong Kim ) 한국공업화학회 1997 공업화학 Vol.8 No.3

광물인 금흥석과 공업용 K₂CO₃를 사용하여 1000℃ ,3시간 그리고 K₂O에 대한 금흥석의몰비 2.0의 조건으로 초생상을 합성하였으며, 이를 비등수로 10시간 처리하여 중간상인 충상구조의 사티탄산칼륨을 합성하였다. 그리고 중간상을 0.005M의 염산으로 30분 동안 처리하여 KHTi₄O_9·1.1H₂O를 얻었으며, 이를 400∼600℃의 온도범위에서 열처리하여 길이 10㎛, 직경 0.2㎛의 팔티탄산칼륨을 합성하였다. The initial product was prepared by heating for 3 hrs at 1000℃ using a mixture of the rutile sand and industral K₂CO₃ in the molar ratio 2.0. And the intermediate product, fibrous potassium tetratitanate of layer structure, was obtained by the boiling water treatment of 10 hrs for initial product using the calcination method. Also KHTi₄O_9 . 1.1H₂O was synthesized by ion exchange reaction through the acid treatment for 30 min at 0.005 M HCl solution and then K₂Ti_8O_17 whisker of length =10㎛, diameter = 0.2㎛ was synthesized by heat treatment at temperature range of 400∼600℃.

융제법에 의한 육티탄산칼륨 Whisker 의 합성

이철태,김성원,이진식,김영명,권긍택 ( Chul Tae Lee,Sung Weon Kim,Jin Sik Lee,Young Myoung Kim,Kung Taek Kwon ) 한국공업화학회 1994 공업화학 Vol.5 No.3

융제법을 이용하여 육티탄산칼륨 whisker를 합성하였다. 바람직한 융제를 설정하기 위해 V₂O_5, Bi₂O₃, B₂O₃, Pb₃O₄, KCl, K₄P₂O_7, K₂WO₄ 그리고 K₂MoO₄의 8가지 형태의 융제가 조사되었으며 반응온도와 반응시간, K₂CO₃에 대한 TiO₂의 몰비, K₂CO₃와 TiO₂의 혼합물에 대한 flux의 몰비, 티탄산칼륨 섬유의 합성을 위한 서냉효과 등의 변수들이 결정화에 미치는 바를 조사하였다. 적절한 융제는 K₂MoO₄ 및 K₂WO₄였으며 이 두 flux를 사용한 적절한 섬유상 결정화 조건은 반응온도 1000∼1100℃, 반응시간 5hr, 시료 K₂CO₃에 대한 TiO₂의 혼합물에 대한 융제의 몰비는 4.0 그리고 K₂CO₃에 대한 TiO₂의 몰비는 6.0이 가장 바람직하였으며 아울러 서냉조작은 장섬유의 성장에 효과적이었다. The preparation of potassium hexatitanate whisker by flux method was investigated. In this study, 8 types of flux such as V₂O_5, Bi₂O₃, B₂O₃, Pb₃O₄, KCl, K₄P₂O_7, K₂WO₄and K₂MoO₄, were tested to find a suitable flux for the synthesis of potassium hexatitanate whisker. Effects of various reaction variables such as reaction temperature, time, TiO₂mole ratio to K₂CO₃, flux mole ratio to the mixture of K₂CO₃ and TiO₂, and slow-cooling treatment on the crystallization of potassium hexatitanate whisker were investigated. K₂MoO₄ and K₂WO₄ were better flux than others tested for the synthesis of potassium hexatitanate. In the presence of K₂MoO₄ or K₂WO₄ flux, the optimum condition for the synthesis of potassium hexatitanate whisker was that reaction temperature of 1000∼1100℃, reaction time of 5 hours, TiO₂ mole ratio to K₂CO₃ of 6.0, and flux mole ratio to mixture (K₂O+nTiO₂) of 4.0. Slow-cooling treatment showed good effect on the growth of long fibrous potassium hexatitanate.

소성법에 의한 LiMn₂O₄의 제조시 반응 온도의 영향과 전기화학적 특성

이철태,이진식,김현중,Lee, Chul-Tae,Lee, Jin-Sik,Kim, Hyun-Joong 한국공업화학회 1998 공업화학 Vol.9 No.2

The spinel structured $LiMn_2O_4$ was prepared from $Li_2CO_3$ and $MnO_2$ by calcination at various temperatures in the range of $750{\sim}900^{\circ}C$. It was found that the most suitable cubic structure of $LiMn_2O_4$ was obtained by heating at $850^{\circ}C$ for 12 hrs. However, in the calcination at $900^{\circ}C$, $Mn^{4+}$ of 0.06M was changed to $Mn^{+3}$ by the oxygen loss, so that it has been shown that the formula has changed to $LiMn_2O_{3.97}$. This phenomena were in agreement with the Jahn-Teller distortion by the increment of $Mn^{+3}$ ion on the octahedral sites of the spinel structured $LiMn_2O_4$. The results showed that after 15 charge/discharge cycles in the voltage range from 3.5V to 4.3V versus Li/$Li^+$ with a current density of $0.25mA/cm^2$, the spinel structured $LiMn_2O_4$ that was prepared at $900^{\circ}C$ showed a lower discharge capacity, 82~50 mAh/g, while the $LiMn_2O_4$, prepared at $850^{\circ}C$, showed the discharge capacity of 102~64 mAh/g. 스피넬 구조의 $LiMn_2O_4$를 $Li_2CO_3$와 $MnO_2$를 사용하여 $750{\sim}900^{\circ}C$에서 소성해서 합성하였다. 이 때 $850^{\circ}C$에서 12시간 동안 소성할 경우 입방정 구조의 $LiMn_2O_4$가 얻어졌다. 그러나 $900^{\circ}C$에서 소성해서 합성할 경우 산소의 발생으로 인해서 0.06M의 $Mn^{+4}$가 $Mn^{+3}$로 전이되면서 $LiMn_2O_{3.97}$이 얻어졌다. 이것은 스피넬 구조의 $LiMn_2O_4$에서 octahedral site의 $Mn^{+3}$ 이온의 증가로 인해서 Jahn-Teller distortion이 발생되며, 이로 인해 $3.6{\sim}4.3V_{Li/Li}+$의 전위범위에서 $0.25mA/cm^2$으로 15 cycle 동안 충 방전 실험한 결과 $900^{\circ}C$에서 합성된 스피넬 구조의 $LiMn_2O_4$는 82 mAh/g에서 50 mAh/g으로 용량 감소가 나타났으나 $850^{\circ}C$에서 합성한 $LiMn_2O_4$는 102~64 mAh/g을 유지했다.

K₂Ti₆O₁₃ whisker의 제조 공정에서 Potassium 및 Flux 성분의 회수

이철태,이진식,오치훈,김영명,Lee, Chul-Tae,Lee, Jin-Sik,Oh, Chi-Hoon,Kim, Young-Myoung 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.6

공업용 $TiO_2$, $K_2CO_3$, $K_2MoO_4$를 출발원료로 사용하여 소성법과 융제법에 의해 육티탄산칼륨 섬유를 합성하였다. 소성법의 경우 비등수로 처리한 후의 여액이 pH 9 이상의 알칼리성이 되므로 적절한 중화 처리가 필요하였으며, 칼륨 성분의 회수는 미량이므로 회수한다는 것이 경제적으로 부적합하였다. 또한 융제법의 경우 초생상 10g을 100ml로 10번 처리하였을 때 융제인$K_2MoO_4$, 중 Mo성분이 96.1%, K성분이 91.8%가 회수되었다. Potassium hexatitanate whisker was effectively prepared with calcination and flux method by using industrial $TiO_2$, $K_2CO_3$ and $K_2MoO_4$ as the starting materials. When it was synthesized by the calcination method, the filtrate after boiling water treatment was required a neutralization, as the pH of filtrate was higher than 9. Because K component was very small, recovery of K component was not economically suitable. In case of flux method, flux was recovered 96.1% of Mo component and 91.8% of K component at $K_2MoO_4$, for 10th treatment in boiling water of 100ml to 10g.

소성법에 의한 4티탄산칼륨 장섬유의 합성 및 상전이

이철태,이진석,김현중 ( Chul Tae Lee,Jin Sik Lee,Hyun Joong Kim ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.3

소성법을 이용하여 반응온도 1050℃, 반응시간 3시간, K₂CO₃에 대한 TiO₂(rutile)의 mole ratio 2.8 그리고 1℃/min의 서냉속도로 서냉하여 초생상을 합성하였으며, 이를 비등수로 10시간 처리하여 층상구조를 갖는 장섬유의 K₂Ti₄O_9을 효과적으로 합성하였다. 또한 합성된 K ₂Ti₄0_13의 열적안정성을 조사하였으며, 이 결과 K₂Ti₄0_9은 열적으로 매우 불안정하여 온도가 올라감에 따라 K₂O와 K₂Ti_6 O_13로 분리됨을 확인하였다. Synthesis of long fibrous K₂Ti₄O_9 was attempted to find a method to produce long fibrous K₂Ti_6O_13 and other derivatives and also phase transformation of K₂Ti₄O_9 synthesized was investigated. Long fibrous K₂Ti₄O_9 was succesively synthesized by the calcination reaction under the following reaction conditions ; reaction temperature of 1050℃, TiO₂mole ratio to K₂CO₃of 2.8 and reaction time of 3hrs, and scattering of calcined products for lOhrs with hot boiling water. K₂Ti₄O_9 showed lower structural stability under heat treatment and the structure of K₂Ti₄O_9 was converted to K₂Ti₄O_13 under heating temperature of over 250℃.

K2Ti6O13 whisker 의 제조 공정에서 Potassium 및 Flux 성분의 회수

이철태,이진식,오치훈,김영명 ( Chul Tae Lee,Jin Sik Lee,Chi Hoon Oh,Young Myoung Kim ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.6

공업용 TiO₂, K₂CO₃, K₂MoO₄를 출발원료로 사용하여 소성법과 융계법에 의해 육티탄산칼륨 섬유를 합성하였다. 소성법의 경우 비등수로 처리한 후의 여액이 pH 9 이상의 알칼리성이 되므로 적절한 중화 처리가 필요하였으며, 칼륨 성분의 회수는 미량이므로 회수한다는 것이 경제적으로 부적합하였다. 또한 융제법의 경우 초생상 10g을 100ml로 10번 처리하였을 때 융제인 K₂MoO₄중 Mo성분이 96.1%, K성분이 91.8%가 회수되었다. Potassium hexatitanate whisker was effectively prepared with calcination and flux method by using industrial TiO₂, K₂CO₃and K₂MoO₄ as the starting materials. When it was synthesized by the calcination method, the filtrate after boiling water treatment was required a neutralization, as the pH of filtrate was higher than 9. Because K component was very small, recovery of K component was not economically suitable. In case of flux method, flux was recovered 96.1% of Mo component and 91.8% of K component at K₂MoO₄ for 10th treatment in boiling water of 100ml to l0g.

소성법에 의한 LiMn2O4 의 제조시 반응 온도의 영향과 전기화학적 특성

이철태,이진식,김현중 ( Chul Tae Lee,Jin Sik Lee,Hyun Joong Kim ) 한국공업화학회 1998 공업화학 Vol.9 No.2

스퍼넬 구조의 LiMn₂O₄를 Li₂CO₃와 MnO₂를 사용하여 750℃∼900℃에서 소성해서 합성하였다. 이 때 850℃에서 12시간 동안 소성할 경우 입방정 구조의 LiMn₂O₄가 얻어졌다. 그러나 900℃에서 소성해서 합성할 경우 산소의 발생으로 인해서 0.06M의 Mn^(+4)가 Mn^(+3)로 전이되면서 LiMn₂O_(3.97)이 얻어졌다. 이것은 스퍼넬 구조의 LiMn₂O₄에서 octahedral site의 Mn^(+3) 이온의 증가로 인해서 Jahn-Teller distortion이 발생되며, 이로 인해 3.6∼4.3 V_Li/Li+의 전위범위에서 0.25 ㎃/㎠으로 15 cycle 동안 충·방전 실험한 결과 900℃에서 합성된 스피넬 구조의 LiMn₂O₄는 82mAh/g에서 50mAh/g으로 용량감소가 나타났으나 850℃에서 합성한 LiMn₂O₄는 102∼64 mAh/g을 유지했다. The spinel structured LiMn₂O₄ was prepared from Li₂CO₃ and MnO₂by calcination at various temperatures in the range of 750℃∼900℃. It was found that the most suitable cubic structure of LiMn₂O₄ was obtained by heating at 850℃ for 12 hrs. However, in the calcination at 900℃, Mn^(4+) of 0.06M was changed to Mn^(+3) by the oxygen loss, so that it has been shown that the formula has changed to LiMn₂O_(3.97). This phenomena were in agreement with the Jahn-Teller distortion by the increment of n^(+3) ion on the octahedral sites of the spinel structured LiMn₂O₄. The results showedthat after 15 charge/discharge cycles in the voltage range from 3.5V to 4.3V versus Li/Li^+ with a current density of 0.25 ㎃/㎠, the spinel structured LiMn₂O₄that was prepared at 900℃ showed a lower discharge capacity, 82∼50 mAh/g, while the LiMn₂O₄, prepared at 850℃, showed the discharge capacity of 102∼64 mAh/g.

졸 - 겔법에 의해 합성된 Li4/3Ti5/3O4 의 전기화학적 특성

이진식(Jin Sik Lee),이철태(Chul Tae Lee) 한국공업화학회 1999 공업화학 Vol.10 No.1

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리튬이차전지용 정극활물질 LiMn2O4 의 안정화 (2) - 수용액계에서 치환형 LiMn2O4 의 안정성 -

이진식(Jin Sik Lee),이철태(Chul Tae Lee) 한국공업화학회 1999 공업화학 Vol.10 No.6

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