[논문]다공성 La0.8Sr0.2CuO3 전극을 이용한 이산화탄소의 전기화학적 환원 반응

김정렬; 이홍주; 박정훈

doi:10.9713/kcer.2014.52.2.247

다공성 La0.8Sr0.2CuO3 전극을 이용한 이산화탄소의 전기화학적 환원 반응
Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide Using Porous La0.8Sr0.2CuO3 Electrode 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.52 no.2, 2014년, pp.247 - 255

김정렬 (동국대학교 화공생물공학과) , 이홍주 (동국대학교 화공생물공학과) , 박정훈 (동국대학교 화공생물공학과)

초록
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전극 촉매 물질인 페롭스카이트 형 $La_{0.8}Sr_{0.2}CuO_3$ 분말을 시트릭산 합성법으로 제조하였다. 이렇게 제조한 $La_{0.8}Sr_{0.2}CuO_3$ 분말과 지지전도체로 탄소 및 소수성 결합제로 polytetrafluoroethylene(PTFE)를 혼합하여 다공성 전극을 제조하였다. 이산화탄소를 0.1, 0.5, 1.0M KOH 전해액에 용해하여 5, $10^{\circ}C$의 반응온도에서 -1.5~-2.5 V(vs. Ag/AgCl)의 인가전위로 전기화학 실험을 수행한 결과, 액상생성물은 온도와 상관없이 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 1,2-부탄올이 얻어진 반면 기상생성물로는 $5^{\circ}C$에서는 메탄, 에탄, 에틸렌이 $10^{\circ}C$에서는 메탄, 에탄, 프로판이 생성되었다. 전체 패러데이 효율의 관점에서 $CO_2$ 환원의 최적 인가전압은 기상의 경우 높은 값을(-2.0, -2.2 V) 보였고, 액상의 경우는 전해액 농도와 반응온도에 상관없이 낮은 전압(-1.5 V)임을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

$La_{0.8}Sr_{0.2}CuO_3$ powder with the perovskite structure was prepared as electrode catalyst using citrate method. Porous electrode was made with as-prepared catalyst, carbon as supporter and polytetrafluoroethylene (PTFE) as hydrophobic binder. As results of potentiostatic electrolysis with potential of -1.5~-2.5 V vs. Ag/AgCl in 0.1, 0.5 and 1.0 M KOH at 5 and $10^{\circ}C$ on the porous electrode, liquid products were methanol, ethanol, 2-propanol and 1, 2-butanol regardless reaction temperature, while gas products were methane, ethane and ethylene at $5^{\circ}C$, and methane, ethane and propane at $10^{\circ}C$ respectively. Optimal potentials for $CO_2$ reduction in the view of over all faradic efficiency were high values (-2.0 and -2.2 V) for gas products whereas low potential (-1.5 V) for liquid products regardless of concentration and temperature.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

반응 시간에 따른 생성물 효율을 분석하였다. 10 KOH 전해액에 대해 -2.0 V로 이산화탄소 환원 반응을 수행할 때 시간에 따른 생성물 분포를 확인하여 반응 경로 및 중간체를 살펴보고자 하였다.
이산화탄소의 환원에 대한 여러 금속 전극의 촉매 특성은 전극의 제조 방법에 영향을 적게 받지만 산화물 전극의 경우 그 출발 물질과 소성온도에 따라 격자 구조와 비표면적 및 촉매 특성이 많이 달라지기 때문에 명확한 제조 방법을 제시하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 CO₂ 환원 실험에 앞서 전극 촉매 물질의 제조에 대해 먼저 제시하였다.

제안 방법

KOH 전해액 농도를 0.1, 0.5, 1.0 M로 변화시키고 반응온도를 5, 10 ^oC로 조절하면서 -1.5~-2.5 V 범위의 인가전위에서 1시간 동안 전기화학반응을 수행하였다. 그리고 각 생성물의 분석을 통해 생성물의 수율과 선택성을 알아보았다.
La_0.8Sr_0.2CuO₃ 분말을 촉매로 한 탄소계 다공성 전극을 제조하였고 이를 이용하여 이산화탄소의 전기화학적 환원반응을 수행하였고 이를 통해 아래와 같은 결론을 얻었다.
X선 회절 실험(RIGAKU사, Geigerflex DMAX-II)은 CuKα X선을 이용하여 분당 4도의 주사 속도로 20~80°에서 수행하였다.
두께의 편차를 줄이기 위해 롤러로 성형된 green sheet를 평판 프레스로 가압한 후 상온에서 충분히 건조시켰다. 그런 다음 용매와 가소제 제거를 위해 140 ^oC에서 1시간, 200 ^oC에서 30분간 가열하고 340 ^oC에서 결합제인 PTFE를 열처리함으로써 다공성 전극을 제조하였다. 전극은 가로, 세로 1 cm의 정사각형으로 전극 반응 실험 시 전기 공급을 위해 silver paste를 이용하여 한쪽 면에 은선을 접합시켰고 에폭시 수지로 코팅하여 은선 접합 전극면과 전해액과의 접촉을 차단하였다.
5 V 범위의 인가전위에서 1시간 동안 전기화학반응을 수행하였다. 그리고 각 생성물의 분석을 통해 생성물의 수율과 선택성을 알아보았다. 분석장치로는 FID를 장착한 영린 M600D로 기상과 액상을 검출하였다.
금속이온 총 몰수와 같은 몰수의 구연산(Aldrich사 >99.5%) 수용액을 만든 다음, 각각의 수용액을 혼합한 후, 잘 교반하며 혼합 용액의 pH를 1.28~12 범위에서 암모니아수(약리화학공업사, NH3 28% 이상)로 조절하였다.
다공성 전극의 비표면적을 질소 흡·탈착을 이용한 BET법으로 측정하였고, SEM 형상으로 표면을 관찰하였으며, porosimeter (Micronics, AutoPore9220)를 이용하여 기공도와 기공분포 및 구조를 분석하였다.
혼합된 슬러지는 탈포기로 1시간 교반하고 24시간 동안 볼밀링한 후 롤러로 밀어내어 평판형 전극을 만들었다. 두께의 편차를 줄이기 위해 롤러로 성형된 green sheet를 평판 프레스로 가압한 후 상온에서 충분히 건조시켰다. 그런 다음 용매와 가소제 제거를 위해 140 ^oC에서 1시간, 200 ^oC에서 30분간 가열하고 340 ^oC에서 결합제인 PTFE를 열처리함으로써 다공성 전극을 제조하였다.
PTFE와 카본를 이용한 다공성 전극[23] 혹은 가스확산 전극의 제조[24,25]는 여러 논문에서 발표되고 있고 평판전극에 비해 기공도 및 비표면적의 증가에 따라 반응 효율을 높일 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 단일 촉매로 사용할 때 보다 전도성을 높이고, 단위 무게당 비표면적을 늘리기 위해 페롭스카이트 촉매와 카본을 무게비 1:4로 혼합하여 다공성 전극을 제조하였다. 우선 결합제인 PTFE(polytetra fluroethylene, Dupont J-30, 2.
따라서 환원 시작 전위의 확인을 위해 전해액을 이산화탄소로 포화시킨 후 potentiostat(EG&G PARC 362)를 이용하여 0~-2.5 V 범위의 환원 전위에서 주사 속도 10 mV/ sec로 순환전압 전류 실험을 수행하였다.
5 V의 환원영역에서 10 mV/sec의 주사속도로 반응 특성을 살펴보았다. 또한 5 ^oC, 0.1 M KOH에 질소를 포화시킨 후 같은 조건으로 순환 전압 전류법을 수행하여 이산화탄소의 반응 특성과 비교하였다. 각 조건으로 수행한 순환 전압 전류법에 대한 결과를 Fig.
이렇게 얻어진 각 전구체들을 공기 분위기에서 TGA(Stanton Redcroft 사, TGA 1000)를 이용하여 분당 10 ^oC의 승온 조건으로 분석하였다. 또한 pH와 소성온도를 변화시키면서 제조한 산화물의 결정구조를 XRD로 확인하여 소성 온도와 pH의 영향을 알아보았다. X선 회절 실험(RIGAKU사, Geigerflex DMAX-II)은 CuK_α X선을 이용하여 분당 4도의 주사 속도로 20~80°에서 수행하였다.
1에 나타낸 것과 같이 내경 5 cm, 깊이 7 cm의 회분식 원형 이중 유리 반응셀로서 내부에 전해액(KOH)과 삼전극 및 이산화탄소 공급 sparger를 위치시키고 실리콘 마개를 사용하여 밀폐시킬 수 있도록 설계되었다. 또한 기상생성물의 분석을 위해 작업전극 위에 기체 포집기를 설치하였고 상대전극에서 발생하는 산소의 유입으로 작업전극 환원 생성물의 재산화 및 산소 반응을 막기 위해 이온교환 수지(Nafion Nx90209)를 이용하여 상대전극을 감싸주었다. 전극 반응이 일정온도에서 일어날 수 있도록 반응기 이중 유리관 안의 공간에 물을 채우고 냉각 순환기를 이용하여 순환시킴으로써 반응조를 항온으로 유지하였고 작업전극과 기준전극 사이의 전압강하를 방지하기 위해서 Luggin capillary를 사용하였다.
다공성 전극의 비표면적을 질소 흡·탈착을 이용한 BET법으로 측정하였고, SEM 형상으로 표면을 관찰하였으며, porosimeter (Micronics, AutoPore9220)를 이용하여 기공도와 기공분포 및 구조를 분석하였다. 또한 다공성 전극에 대해 Energy Dispersive X-ray Spectrometer(EDS, Rontenc, Edwin M1) 분석을 통해 반응 전후 표면의 성분 변화를 살펴보았다.
반응 시간에 따른 생성물 효율을 분석하였다. 10 KOH 전해액에 대해 -2.
2CuO₃ 전극을, 상대전극으로 백금 선을, 기준전극으로는 Ag/AgCl 전극을 사용하는 삼전극 반응장치를 이용하여 전기화학반응을 수행하였다. 반응장치는 Fig. 1에 나타낸 것과 같이 내경 5 cm, 깊이 7 cm의 회분식 원형 이중 유리 반응셀로서 내부에 전해액(KOH)과 삼전극 및 이산화탄소 공급 sparger를 위치시키고 실리콘 마개를 사용하여 밀폐시킬 수 있도록 설계되었다. 또한 기상생성물의 분석을 위해 작업전극 위에 기체 포집기를 설치하였고 상대전극에서 발생하는 산소의 유입으로 작업전극 환원 생성물의 재산화 및 산소 반응을 막기 위해 이온교환 수지(Nafion Nx90209)를 이용하여 상대전극을 감싸주었다.
본 연구에서는 페롭스카이트 구조(ABO₃)상 촉매 역할을 담당하는 B 위치에 이산화탄소의 전기화학적 환원에 높은 활성을 보이는 Cu를 위치시키고 산소 결핍에 의한 높은 산화/환원력 및 전기전도도를 갖게 하고자 A 위치에 3가의 La과 2가의 Sr을 부분 치환하여 La_0.8Sr_0.2CuO₃형태의 perovskite 미세분말을 제조하였다. 선행연구 결과 냉간 압축하여 La_0.
부탄올 생성에 대한 중간체 규명을 위해 시간에 따른 생성물 효율 변화를살펴보았다. Fig.
선구물질의 TGA 분석 결과에 따라 230 ^oC에서 먼저 5시간 소성 (calcination) 시킨 후 800 ^oC에서 12시간 가열하여 촉매를 제조하였다. 역시 공기 분위기로 승온을 하였으며, 승온은 230 ^oC까지는10 ^oC/min이었고 230 ^oC 부터 800 ^oC 까지는 5 ^oC/min이었다.
2CuO₃형태의 perovskite 미세분말을 제조하였다. 선행연구 결과 냉간 압축하여 La_0.8Sr_0.2CuO₃만으로 제조한 전극의 패러데이 효율은 낮았기 때문에[22] 보다 높은 패러데이 효율을 얻기 위해 많은 활성점을 갖는 La_0.8Sr_0.2CuO₃ 다공성 전극을 제조하여 인가전압과 반응온도, 전해액의 농도에 따른 CO₂ 환원반응 효율을 조사하였다.
이산화탄소 환원이 일어나는 개시 전압을 확인하기 위해 다공성전극에 대해 순환 전압 전류법을 수행하였다[30]. 온도를 5, 10 ^oC 로, 전해액 농도를 0.1, 0.5, 1.0 M로 변화시키면서 이산화탄소를 포화시킨 후 0~-2.5 V의 환원영역에서 10 mV/sec의 주사속도로 반응 특성을 살펴보았다. 또한 5 ^oC, 0.
pH 가 다른 일련의 시료들을 증발용기(evaporator)에 넣고 65 ℃에서 반응을 진행시킨 후 80 ℃에서 3~4시간 동안 물을 제거시켜 미세 분말의 전구체(precursor)를 얻었다. 이렇게 얻어진 각 전구체들을 공기 분위기에서 TGA(Stanton Redcroft 사, TGA 1000)를 이용하여 분당 10 ^oC의 승온 조건으로 분석하였다. 또한 pH와 소성온도를 변화시키면서 제조한 산화물의 결정구조를 XRD로 확인하여 소성 온도와 pH의 영향을 알아보았다.
5 V라는 것을 알 수 있다. 이산화탄소의 전극반응을 통해 탄화수소를 생성하기 위해서는 적당량의 물분해에 통해 수소를 제공하여야 가능하므로 물분해가 일어나는 1.5 V 이상의 인가전압으로 전극 실험을 수행하였다.
작업전극으로 다공성 La_0.8Sr_0.2CuO₃ 전극을, 상대전극으로 백금 선을, 기준전극으로는 Ag/AgCl 전극을 사용하는 삼전극 반응장치를 이용하여 전기화학반응을 수행하였다. 반응장치는 Fig.
또한 기상생성물의 분석을 위해 작업전극 위에 기체 포집기를 설치하였고 상대전극에서 발생하는 산소의 유입으로 작업전극 환원 생성물의 재산화 및 산소 반응을 막기 위해 이온교환 수지(Nafion Nx90209)를 이용하여 상대전극을 감싸주었다. 전극 반응이 일정온도에서 일어날 수 있도록 반응기 이중 유리관 안의 공간에 물을 채우고 냉각 순환기를 이용하여 순환시킴으로써 반응조를 항온으로 유지하였고 작업전극과 기준전극 사이의 전압강하를 방지하기 위해서 Luggin capillary를 사용하였다.
그런 다음 용매와 가소제 제거를 위해 140 ^oC에서 1시간, 200 ^oC에서 30분간 가열하고 340 ^oC에서 결합제인 PTFE를 열처리함으로써 다공성 전극을 제조하였다. 전극은 가로, 세로 1 cm의 정사각형으로 전극 반응 실험 시 전기 공급을 위해 silver paste를 이용하여 한쪽 면에 은선을 접합시켰고 에폭시 수지로 코팅하여 은선 접합 전극면과 전해액과의 접촉을 차단하였다.
즉 상온에서 약 140 ^oC의 온도범위에서 6~8% 질량감소는 수화물로 존재하는 물의 분해에 의한 것이고, 150~300 ^oC에서의약 53% 질량감소는 구연산과 질산염 복합체의 분해 및 연소에 의한 것으로 판단되며 430~500 ^oC에서 10%의 질량감소는 탄산염의 분해에 의한 것이다. 탄산염의 분해는 온도를 변화시켜면서 소성한 시료의 XRD 분석을 통해 확인되었다.

대상 데이터

10와 11에 나타내었다. 기상생성물로는 메탄, 에탄, 프로판이 액상 생성물로는 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 2-부탄올, 1-부탄올이 생성되었다. 액상 생성물은 5 ^oC의 경우와 동일하나 기상생성물은 에틸렌 대신 프로판이 형성되는 것을 알 수 있다.
또한 이 중간크기의 기공은 탄소에 의해 형성된 기공으로 친수성 network를 형성한다고 밝혔다[29]. 본 실험에서 사용한 PTFE는 용매를 제외한 고상 성분에 대해 16.7%의 비율로 첨가되었으며 제조된 다공성 전극의 기공크기는 약 12 nm 정도로 중간 크기의 기공에 가깝기 때문에 친수성 network를 형성할 것으로 판단된다. 따라서 KOH에 용해된 CO₂가 전극 촉매에 용이하게 접근할 수 있고 소수성 PTFE에 의한 반응에 미치는 영향은 없을 것으로 생각된다.
그리고 각 생성물의 분석을 통해 생성물의 수율과 선택성을 알아보았다. 분석장치로는 FID를 장착한 영린 M600D로 기상과 액상을 검출하였다.
따라서 단일 촉매로 사용할 때 보다 전도성을 높이고, 단위 무게당 비표면적을 늘리기 위해 페롭스카이트 촉매와 카본을 무게비 1:4로 혼합하여 다공성 전극을 제조하였다. 우선 결합제인 PTFE(polytetra fluroethylene, Dupont J-30, 2.5 g)와, 가소제인 DBP (di-n-buthyl phtalate, 1 ml) 그리고 용매로서 에틸알코올(20 ml)과 이소부틸알코올(20 ml)을 페롭스카이트 촉매(2.5 g) 및 탄소(Lonza KS-44, 10 g)과 혼합하였다. 혼합된 슬러지는 탈포기로 1시간 교반하고 24시간 동안 볼밀링한 후 롤러로 밀어내어 평판형 전극을 만들었다.

이론/모형

이산화탄소 환원이 일어나는 개시 전압을 확인하기 위해 다공성전극에 대해 순환 전압 전류법을 수행하였다[30]. 온도를 5, 10 ^oC 로, 전해액 농도를 0.

성능/효과

(1) 각 금속의 질산염을 이용하여 시트레이트 법을 통해 pH를 조절하며 촉매 제조 시 pH 7 이상에서 제조한 선구물질을 800 ^oC 이상에서 하소할 때 높은 비표면적과 단일 상을 갖는 La_0.8Sr_0.2CuO₃분말을 제조할 수 있었다.
(2) 촉매 물질이 균일하게 분포된 다공성 전극을 제조할 수 있었으며 약 12 nm 정도의 중간 기공 크기(meso pore)를 갖는 친수성 network를 형성시킬 수 있었다.
(3) 이산화탄소의 전기화학적 환원 실험 결과 액상생성물은 온도와 상관없이 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 1, 2-부탄올이 얻어진 반면 기상생성물로는 5 ^oC에서는 메탄, 에탄, 에틸렌이 10 ^oC에서는 메탄, 에탄, 프로판이 생성되었다.
(4) 온도변화와 농도변화에 상관없이 액상 생성물은 -2.0 V 이하에서, 기상생성물은 -2.0, -2.2 V에서그생성효율이높았으나 -2.5 V에서는 과다 수소 발생에 의해 액상, 기상의 효율이 모두 낮아짐을 알 수 있었다.
(5) 기상 생성물의 경우 -2.0 V에서 에탄(5 ^oC, 1.0 M)과 메탄(10 ^oC,0.5 M)에 대한 선택성을 높일 수 있는 반면 액상 생성물의 경우는 뚜렷한 선택성을 확인할 수 없었다.
2CuO₃가 상대적으로 많은 부분임을 알 수 있었다. SEM 사진에서 흰 부분과 검은 부분이 고루 섞여있기 때문에 지지체와 전극 촉매 물질이 고르게 잘 분포함을 알 수 있었다. 이상의 EDS의 분석결과는 Table 2에 제시하였다.
28은 pH를 조절하지 않은 선구물질을 의미하고 pH4부터는 암모니아수를 이용하여 pH를 조절한 선구물질이다. pH를 조절하지 않은 시료는 La_1.8Sr_0.2CuO₄와 CuO의 혼합물이 생성되었고, pH를 조절한 시료들은 pH4의 경우 La_0.8Sr_0.2CuO₃에 CuO가 소량 생성된 혼합물이였으며, pH7 이상의 경우 pH에 상관없이 모두 La_0.8Sr_0.2CuO₃의 단일상임을 알 수 있다.
350~550 ^oC 범위의 시료들은 여러 금속 산화물과 탄산염 La₂CO₅의 혼합물을 이루며 350 ^oC에서는 La₂SrO_x 가, 450~550 ^oC에서는 La₂O₃가 주 생성물임을 알 수 있다. 그리고 550 ^oC에서 존재하던 탄산염이 650 ^oC에서는 사라진 것으로부터 TGA의 400~550 ^oC에서의 무게감소는 탄산염의 분해에 의한 것임을 확인할 수 있다. 또한 650 ^oC에서 800 ^oC로 온도가 증가함에 따라 정방정계 구조의 La_1.
그리고 반응 온도에 대해서는 전해액 농도에 따라 다른 특성을 보임을 알 수 있는데 1.0 M의 경우 온도가 증가함에 따라 증가하는 반면 0.5 M 이하의 농도에서는 온도가 증가함에 따라 환원 전류가 감소하는 특성을 보였다. 이는 온도에 따른 이산화탄소의 용해도 및 물분해 특성과 관계되는 것으로 온도가 높아질수록 용해도는 감소하기 때문에 0.
기상 생성물은 메탄, 에탄 그리고 에틸렌이, 액상생성물은 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 2-부탄올, 1-부탄올이 생성되었다. 기상생성물의 각 생성물별 효율을 살펴보면 인가전위에 상관없이 0.1 M의 경우는 메탄, 에탄, 에틸렌의 순서로, 0.5 M과 1.0 M의 경우는 에탄, 메탄, 에틸렌 순서로 그 효율이 감소하는 것을 알 수 있다. 그리고 0.
농도에 따른 생성물 효율은 기상과 마찬가지로 농도가 높아짐에 따라 총괄효율은 증가하였으나 그 증가는 주로 메탄올과 프로판올에 효율증가에 기인하고 나머지 생성물들은 농도 증가에 따라 그 효율이 오히려 감소함을 알 수 있다. 기상의 효율은 -2.0 V, 2.2 V에서 효율이 높은 반면 액상 생성물 효율은 -2.0 V 이하에서 높은 효율을 보였고, -2.5 V 이상이 되면 과다 수소발생에 의해 그 효율이 기상, 액상생성물 모두 감소하는 경향을 보였다.
8 V를 제외하고는 메탄올의 효율이 프로판올의 효율보다 높음을 알 수 있다. 또한 5 ^oC와 동일하게 모든 농도에서 에탄올의 효율은 낮고 프로판올의 효율이 높기 때문에 10 ^oC에서도 에탄올에서 프로판올로 반응이 진행된다는 것을 확인할 수 있다. 메탄올과 프로판올을 제외한 모든 생성물의 효율은 인가전압에 상관없이 10% 이하이고 -2.
SEM 사진으로부터 전극표면에 기공이 잘 발달해 있다는 것을 알 수 있다. 또한 EDS 분석 결과 전극 표면에서 검은 부분(A 영역)은 주로탄소(80%)였으며 흰 부분(B 영역)은 La_0.8Sr_0.2CuO₃가 상대적으로 많은 부분임을 알 수 있었다. SEM 사진에서 흰 부분과 검은 부분이 고루 섞여있기 때문에 지지체와 전극 촉매 물질이 고르게 잘 분포함을 알 수 있었다.
2 V 만을제외하면모든전해액농도에서인가전압에상관없이메탄올, 프로판올 그리고 나머지 생성물 순서로 효율이 감소함을 보여준다. 메탄올과 프로판올을 제외한 모든 생성물은 농도와 인가전압에 상관없이 10% 미만으로 효율이 낮았으며 특히 전해액 농도가 높아질수록 그 효율은 더 감소함을 알 수 있다. 메탄올이 가장 높은 효율을 보이기는 하지만 기상에서와 같이 더 높은 분자량을 갖는 프로판올의 효율이 에탄올보다 모두 높은 값을 보인다.
이와 같은 결과는 물분해 전압 이상에서 온도가 높아짐에 따른 수소발생 증가가 그 원인인 것으로 보인다. 액상 생성물에 대한 Fig. 11의 결과를 보면 0.1 M과 0.5 M의 경우 프로판올의 효율이 메탄올의 효율보다 더 높은 반면 1.0 M에서는 -1.8 V를 제외하고는 메탄올의 효율이 프로판올의 효율보다 높음을 알 수 있다. 또한 5 ^oC와 동일하게 모든 농도에서 에탄올의 효율은 낮고 프로판올의 효율이 높기 때문에 10 ^oC에서도 에탄올에서 프로판올로 반응이 진행된다는 것을 확인할 수 있다.
이산화탄소 환원 반응의 개시 전압은 전해액 온도나 농도에 상관없이 1.0 V라는 것을 알 수 있고 질소를 포화시킨 후 수행한 전해 실험을 통해 페롭스카이트 다공성 전극에 대한 물분해 전압은 1.5 V라는 것을 알 수 있다. 이산화탄소의 전극반응을 통해 탄화수소를 생성하기 위해서는 적당량의 물분해에 통해 수소를 제공하여야 가능하므로 물분해가 일어나는 1.
pH7 이상의 시료들은 모두 pH7의 시료와 동일한 온도에서 거의 같은 정도의 질량감소를 보이므로 동일한 메커니즘을 가진다는 것을 알 수 있다. 즉 상온에서 약 140 ^oC의 온도범위에서 6~8% 질량감소는 수화물로 존재하는 물의 분해에 의한 것이고, 150~300 ^oC에서의약 53% 질량감소는 구연산과 질산염 복합체의 분해 및 연소에 의한 것으로 판단되며 430~500 ^oC에서 10%의 질량감소는 탄산염의 분해에 의한 것이다. 탄산염의 분해는 온도를 변화시켜면서 소성한 시료의 XRD 분석을 통해 확인되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	이산화탄소의 환원에 쓰이는 금속 전극과 산화물 전극은 그 특성이 어떻게 다른가?	이외에도 많은 종류의 금속 산화물[19]과 Cu 계 합금[20] 그리고 가스확산전극[21]에 대해 이산화탄소의 전기화학 환원이 수행되고 있다. 이산화탄소의 환원에 대한 여러 금속 전극의 촉매 특성은 전극의 제조 방법에 영향을 적게 받지만 산화물 전극의 경우 그 출발 물질과 소성온도에 따라 격자 구조와 비표면적 및 촉매 특성이 많이 달라지기 때문에 명확한 제조 방법을 제시하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 CO2 환원 실험에 앞서 전극 촉매 물질의 제조에 대해 먼저 제시하였다.
	초기의 이산화탄소 전환에 관한 연구에는 무엇이 있는가?	초기의 이산화탄소 전환에 대한 연구는 화학적 전환[6-8], 생물학적 전환[9] 그리고 전기화학적 전환분야[10-15]에서 진행되었다. 이와 같은 전환 기술 중에 특히 이산화탄소의 전기화학적 환원은 이산화탄소가 일차 탄소물질이기 때문에 탄소원료로서의 재활용 관점에서 연구가 추진되고 있다.
	La0.8Sr0.2CuO3 분말을 촉매로 한 탄소계 다공성 전극을 통한 이산화탄소의 전기화학전 환원 실험 결과 액상생성물과 기상생성물로는 각각 무엇이 생성되었는가?	(3) 이산화탄소의 전기화학적 환원 실험 결과 액상생성물은 온도와 상관없이 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 1, 2-부탄올이 얻어진 반면 기상생성물로는 5 oC에서는 메탄, 에탄, 에틸렌이 10 oC에서는 메탄, 에탄, 프로판이 생성되었다.

참고문헌 (30)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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