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Catalytic performance of MOF-801 catalyst for the cycloaddition of epoxides and CO<sub>2</sub>
구윤장,( Jintu Francis Kurisingul ),우희철,박대원 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1
Carbon dioxide has been recognized to be a useful source for the synthesis of cyclic carbonate from CO<sub>2</sub>-epoxide fixation reaction through a eco-friendly route. In this study, MOF-801 has been synthe sized using solvothermal method. The synthesized MOF-801 was characterized using various analytical techniques. The synthesized MOF-801 showed excellent catalytic activity for the synthesis of cyclic carbonate from epoxide and CO<sub>2</sub>. Reaction parameters were optimized by altering the reaction conditions. Recyclability of MOF-801 was tested up to five times without any considerable change in catalytic activity. Finally, a reaction mechanism for MOF-801 catalyzed cycloaddition reaction was proposed based on our previous DFT results.
천연가스를 이용한 수소 생산을 위한 저에너지 수증기 개질 골정용 고효율 금속촉매 개발에 관한 연구
구윤장,정해영,조재훈,박대원,임동하 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1
수소에너지는 궁극적으로 화석에너지를 기반으로 하는 에너지 시스템이 갖고 있는 에너지문제와 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 방안으로 주목 받고 있다. 수소는 연소생성물로 물만 생성되는 청정연료이다. 이러한 수소를 생산하는 방법에는 태양광, 풍력, 광촉매 등과 같은 재생에너지원을 사용하여 물로부터 수소를 생산하는 방법이 있지만 위의 방법들은 생산에 많은 비용이 들어 가기 때문에 화석연료로 부터 수소를 생산하는 방법이 현재 가장 경제적이다. 최근 천연가스가 청정연료로 사용됨에 따라 이를 이용한 수소 생산기술인 수증기개질, 자열개질, 부분산화 기술에 관심이 부각되고 있다. 이들 수소 생산기술 중 수증기개질법이 현재 상업적으로 가장 경제적인 것으로 평가를 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 천연가스에 대한 고효율 수증기 개질 촉매를 개발하고, 이에 따른 저에너지 공정 시스템을 구축하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 개질촉매는 주촉매인 니켈을 기반으로 조촉매 성분 및 최적비율, 장기안정성 등에 대한 연구를 진행하였으며, 이들 촉매에 대한 특성화 분석을 통해 반응메커니즘을 규명할 수 있는 인자들을 도출하고자 하였다.
이산화탄소로부터 메탄올 전환 고효율 금속산화물 촉매 개발에 관한 연구
구윤장,이진우,김남경,황해든,박대원,임동하 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.0
산업고도화에 따른 화석연료 사용이 증가하여 이산화탄소 배출에 의한 지구온난화 문제가 국제적 이슈로 대두되고 있다. 현재 환경적 논란이 되고 있는 이산화탄소는 포집 및 저장 기술보다 재활용 기술이 더욱 주목을 받고 있다. 이산화탄소의 화학적 전환기술은 크게 촉매화학적 전환, 광화학적 전환, 전기화학적 전환 등으로 나눌 수 있으며, 현재까지 열촉매화학 전환공정이 가장 실현 가능한 이산화탄소 저감책으로 받아 들여지고 있다. 따라서 본 연구는 이산화탄소의 수소화 반응에 의한 메탄올 전환 고효율 촉매를 개발하고자 구리 나노입자와 금속산화물과의 영향, 최적 조합 비율 등을 조사하였고, 개발 촉매에 대한 특성화 분석을 통해 반응 특성을 분석하였다.
MOF-74 촉매를 이용한 에폭사이드와 이산화탄소로부터 오원환 카보네이트 합성 시 수분에 관한 연구
구윤장,이진우,김남경,정해영,박대원,임동하 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1
최근 산업 고도화에 따른 온실가스 배출로 인한 환경문제 및 기후변화문제가 대두 되면서 선진국을 중심으로 온실가스 저감에 대한 대안 마련에 심혈을 기울이고 있다. 전체 온실가스 배출량중 약 80%는 이산화탄소이며, 이를 저감하기 위한 방안으로 이산화탄소 저장, 포집, 전환에 많은 관심을 가지고 있다. 이산화탄소의 전환 기술 중 하나인 이산화탄소와 에폭사이드의 고리화반응에 의한 오원환 카보네이트 합성 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 오원환 카보네이트는 리튬 이온 배터리의 전해질, 화장품원료, 폴리카보네이트 및 폴리우레탄의 전구체, 제약공정의 중간체, 접착제 등 다양한 분야에 공업적으로 사양되고 있다. 본 연구에서는 규칙적인 다공성 구조를 가지는 유기금속구조체(Metal Organic Frameworks, MOFs)의 한 종류인 MOF-74를 촉매로 이용하여 이산화탄소와 에폭사이드의 고리화 반응 연구를 수행하였다. 특히, MOF-74 촉매를 이용한 이산화탄소와 에폭사이드의 고리화반응에 있어 수분 첨가 시 오원환 카보네이트의 높은 전환률, 선택도 및 수율을 얻었으며, 이에 대한 원인을 규명하기 위하여 반응 후의 MOF-74 촉매의 특성화 분석을 수행하였다.
1P-432 유-무기 하이브리드 물질을 이용한 보론 흡착에 대한 연구
구윤장,이치현,정해영,임은미,김태용,박대원,임동하 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.1
세계 각국에서는 자원 문제를 해결하기 위하여 여러 가지 노력을 하고 있다. 특히 지구상 수자원의 97%를 차지하는 해수는 지구상의 대부분의 물질들이 해수 속에 녹아 있으며, 해수에서의 용존 자원 회수 기술 개발은 지구의 자원난 해결을 위한 획기적 방법으로 2014년 세계 경제포럼에서 10대 유망기술에 선정이 되었다. 해수 내 유용 자원 회수를 위한 방법으로는 흡착법, 침전법, 이온교환법, 막분리법 등이 있으며, 본 연구에서는 보론 회수를 위하여 고 비표면적을 가지는 유-무기 하이브리드 물질을 보론 흡착제로 이용하여 합성인자에 따른 흡착량 평가를 진행하였으며, 이들 흡착제에 대한 특성화 분석을 통하여 보론의 흡착량과의 연관성을 규명하고자 하였다.
국제해사기구 Tier 3 규제 대응을 위한 선박용 컴팩트 배연탈질 촉매 모듈화 기술개발
구윤장,김남경,이진우,황해든,서문혁,최용기,박대원,임동하 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.0
국제해사기구에 의해 선박에서 배출되는 유해가스에 대한 해양환경규제 강화로 인해 선박 배기가스 내 포함된 NOx 배출 규제가 Tier I 대비 80% 이상의 배출 저감을 요구하는 Tier III 규제가 발효되었다. 강화된 Tier III 기준을 만족시키기 위해 선박용 배연탈질 후처리 기술인 선택적촉매환원법(Selective Catalyst Reduction, SCR)을 적용하고 있다. 특히, 본 연구에서는 한정된 선박의 배기가스 배출공간을 고려하여 기존 허니컴 형태의 세라믹 지지체 형태가 아닌 넓은 비표면적을 가지는 특수 형상의 지지체를 이용하여 고가의 활성금속을 소량 사용하여도 촉매 활성 및 열적 안정성을 극대화함과 동시에 컴팩트하고 모듈화된 배연탈질 시스템을 개발하고자 한다. 특수 형상의 지지체 및 활성금속 담지 최적 제조 조건을 확립하고, 이에 대한 배연탈질 성능을 비교·평가하였다. 신개념의 배연탈질 촉매 최적화 기술을 통해 배연탈질 반응기 컴팩트화 및 설치/유지보수가 용이함에 따라 Capex 및 Opex 비용 저감을 극대화할 수 있다.