[논문]전기화학적 산화를 위한 삼원 전이 금속 코팅 불용성 산화 전극 제조에 관한 연구

박종혁; 최장욱; 박진수

doi:10.14478/ace.2021.1039

전기화학적 산화를 위한 삼원 전이 금속 코팅 불용성 산화 전극 제조에 관한 연구
A Study on the Preparation of Ternary Transition Metal Coated-Dimensionally Stable Anode for Electrochemical Oxidation 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.32 no.4, 2021년, pp.409 - 416

박종혁 (상명대학교 대학원 건설.환경.의생명공학과) , 최장욱 (상명대학교 공과대학 그린화학공학과) , 박진수 (상명대학교 대학원 건설.환경.의생명공학과)

초록
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불용성 산화 전극은 전기화학적 수처리 공정에 있어 가장 핵심적인 소재이며, 이를 이용하여 난분해성 유기물질을 분해하는 방법으로 많은 연구가 진행되어 왔다. 이러한 불용성 산화 전극 제조에 있어 금속 기판 표면에 코팅하는 금속 촉매의 종류, 코팅 방식, 소결 방법 등의 다양한 제조 변수가 불용성 산화 전극의 성능 및 내구성에 영향을 미친다. 본 연구에서는 Ir-Ru-Ta 삼원 금속 코팅을 활용하여 동일한 전 처리 및 소결 조건에서 코팅 방법에 따라 불용성 산화 전극을 제조하고 이의 성능과 내구성을 연구하였다. 코팅 방식은 브러쉬 및 스프레이 코팅법을 활용하였으며, 그 결과 최적화된 스프레이 코팅 조건에서 동일한 촉매 잉크양으로 더 많은 금속을 Ti 기판 표면에 코팅이 가능하여 촉매 잉크 저감이 가능한 것을 확인하였다. 또한, 전극 표면의 갈라짐 현상 및 삼원 금속의 균일한 도포에 의해 스프레이 코팅법으로 제조한 Spray_2.0_3.0 전극이 가장 높은 전기화학적 활성 비표면적을 보여주었으며, 4-chlorophenol의 분해 성능이 타 전극에 비해 우수한 것으로 나타났다. 하지만, 불용성 산화전극의 내구성은 전극의 코팅방법에 따라 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Dimensionally stable electrodes are one of the important components in electrochemical water treatment processes. In the manufacturing of the dimensionally stable electrodes, the type of metal catalyst coated on the surface of the metal substrate, the coating and sintering methods substantially influence their performance and durability. In this study, using Ir-Ru-Ta ternary metal coating, various electrodes were prepared depending on the coating method under the same pre-treatment and sintering conditions, and its performance and durability were studied. As a coating method, brush and spray coating were used. As a result, the reduction in the amount of catalyst ink was achieved because more amount of metal could be coated for the electrode using spraying with the same amount of catalyst ink. In addition, the spray_2.0_3.0 electrode prepared by a specific spray coating method shows the phenomenon of cracking and the uniform coating of the ternary metal on the surface of the coating layer, and results in a high electrochemically active specific surface area, and the decomposition performance of 4-chlorophenol was superior to the other electrodes. However, it was found that there was no significant difference in durability depending on the coating method.

주제어

표/그림 (15)

그림 Figure 1. Schematic diagram of the preparation of DSA.
표 Table 1. Electrochemically Advanced Oxidation Processes[1]
그림 Figure 2. Schematic diagram of the experimental set-up for the removal of non-degradable organic materials.
그림 Figure 3. Schematic diagram of the experimental set-up for the accelerated life test of DSA.
그림 Figure 4. Schematic diagram of 4-CP degradation mechanism under oxidation condition.
그림 Figure 5. Performance of the electrochemical oxidation of 4-CP for various DSAs prepared using different amounts of catalyst ink.
표 Table 2. Amount of Metal Loading of DSAs Prepared Using Different Amount of Catalyst Ink and Different Coating Methods
그림 Figure 6. Performance of the oxidation of 4-CP for various DSAs prepared using different N₂ flow rates.
그림 Figure 7. (a) Effect of the amounts of catalyst ink and (b) the effect of the gas flow rates on the reaction rate constants for the removal of 4-CP.
표 Table 3. Amount of Metal Loading of DSAs Prepared Using Different N2 Flow Rates and Different Coating Methods
표 Table 4. Reaction Rate Constants for the Removal of 4-CP and R² of the Regression
그림 Figure 8. Cyclic voltammetry curves of the DSAs prepared using (a) different amounts of catalyst ink at the same N₂ flow rate and (b) different N₂ flow rates at the same amount of catalyst ink.
그림 Figure 9. SEM images of the various DSAs prepared using different methods.
그림 Figure 10. EDS mapping images of the various DSAs prepared using different methods (Red: Ti, Green: Ru, Gray: Ta, Sky blue: Ir).
그림 Figure 11. Accelerated life tests of the prepared DSAs in different methods.

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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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