CCMD - 편집 역사

Uosche233: /* 결과 및 평가 */

2024-12-06T01:08:28Z

‎결과 및 평가

Uosche232: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2024-12-03T06:53:56Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

Uosche233: /* 특허조사 */

2024-12-03T05:29:43Z

‎특허조사

Uosche233: /* 관련 기술의 현황 및 분석(State of art) */

2024-12-03T05:27:59Z

‎관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

Uosche233: /* 특허조사 */

2024-12-03T05:26:25Z

‎특허조사

Uosche233: /* 특허조사 */

2024-12-03T05:26:06Z

‎특허조사

Uosche233: /* 관련 기술의 현황 */

2024-12-03T05:25:38Z

‎관련 기술의 현황

Uosche233: /* 개발과제 핵심결과 */

2024-12-03T05:25:19Z

‎개발과제 핵심결과

Uosche233: /* 개발과제 핵심결과 */

2024-12-03T05:24:26Z

‎개발과제 핵심결과

Uosche233: /* 구성원 및 추진체계 */

2024-12-03T05:22:17Z

‎구성원 및 추진체계

← 이전 판		2024년 12월 6일 (금) 01:08 판
336번째 줄:		336번째 줄:


−	[[파일:table8001.jpg\|700픽셀\|섬네일\|가운데\|Table 8 Comparison of adsorbates on Ru terrace and Ru+LiOH terrace surface]]	+	[[파일:table8001.jpg\|700픽셀\|섬네일\|가운데\|Table 8. Comparison of adsorbates on Ru terrace and Ru+LiOH terrace surface]]

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187번째 줄:		187번째 줄:

	[[파일:Figure8.jpg\|500픽셀\|섬네일\|가운데\|Figure 8. Morphologies of (top) hcp- and (down) fcc-Ru NPs from DFT [17]]]		[[파일:Figure8.jpg\|500픽셀\|섬네일\|가운데\|Figure 8. Morphologies of (top) hcp- and (down) fcc-Ru NPs from DFT [17]]]
−

	===상세설계 내용===		===상세설계 내용===

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 해당 특허는 Ru을 포함하는 암모니아 분해 촉매 및 그 제조방법에 대한 내용이다.
 Ru; 촉매 금속 복합 지지체; 및 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 금속을 포함하는 적절한 암모니아 분해 촉매를 찾는다. 또한, 분말, pellet, bead, 구조체 등의 다양한 형태의 금속 산화물과 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 지지체가 혼합된 구조로 되어 있으며, 이를 통해 암모니아 전환율을 향상시킬 수 있었다. 특히, 해당 구조에 루테늄을 함침 시키거나 적층하여 암모니아 분해 촉매의 성능을 향상시키는 방법을 제시하였다.
-암모니아 분해 촉매는 Ru/M<sup>1</sup>M<sup>2</sup>O<sup>x</sup>로 표시되고, M<sup>1</sup>은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이고, M<sup>2</sup>는 란타넘족 금속 또는 전이금속이다. 이들을 포함하는 합금이 될 수 있는 경우들에 대하여 특허 출원이 되어 있지만, 실험에서는 Ru/M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub>만을 이용하였다. M<sup>1</sup>은 위와 같이 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 사용한다. 각각 M<sup>1</sup>이 칼륨(K), 세슘(Cs), 바륨(Ba)인 경우들에 대해 실험을 통하여 500℃에서 암모니아 전환율을 비교하였고, 비교를 위해 M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub>를 이용한 실험도 진행하였다 (Table 3). 그 결과, Ru을 첨가한 촉매의 암모니아 전환율이 더 뛰어났으며, Ru/M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub> 촉매끼리 비교하였을 때는 Ba, K, Cs 순으로 암모니아 전환율이 뛰어났다.
+암모니아 분해 촉매는 Ru/M<sup>1</sup>M<sup>2</sup>O<sub>x</sub>로 표시되고, M<sup>1</sup>은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이고, M<sup>2</sup>는 란타넘족 금속 또는 전이금속이다. 이들을 포함하는 합금이 될 수 있는 경우들에 대하여 특허 출원이 되어 있지만, 실험에서는 Ru/M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub>만을 이용하였다. M<sup>1</sup>은 위와 같이 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 사용한다. 각각 M<sup>1</sup>이 칼륨(K), 세슘(Cs), 바륨(Ba)인 경우들에 대해 실험을 통하여 500℃에서 암모니아 전환율을 비교하였고, 비교를 위해 M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub>를 이용한 실험도 진행하였다 (Table 3). 그 결과, Ru을 첨가한 촉매의 암모니아 전환율이 더 뛰어났으며, Ru/M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub> 촉매끼리 비교하였을 때는 Ba, K, Cs 순으로 암모니아 전환율이 뛰어났다.

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−	◇ Zheng et al.은 Ru 촉매에 Li 원자를 첨가해 암모니아 합성 성능을 향상시켰다. Li 원자는 다른 무거운 알칼리 도핑 물질에 비해 전자를 공급하는 능력은 떨어지지만, Ru 금속과 결합했을 때 뛰어난 촉매 성능을 보였다. Li 원자를 첨가하면 촉매 표면에서 N2 흡착이 원활해지고, Ru의 4d 오비탈이 흡착된 N<sub>2</sub> 분자의 anti-bonding 오비탈에 전자 밀도를 더 많이 제공해 N-N 결합 해리를 촉진한다. 일반적으로 promoter의 성능은 전기음성도에 의해 결정되며, 전기음성도가 높을수록 성능이 떨어지는 경향을 보인다. 하지만 Li 원자는 이러한 경향성을 따르지 않으며, Ru 원자와 흡착물의 결합을 방해하지 않는 것으로 밝혀졌다[11]. 또한, 암모니아 합성 반응에서 우수한 성능을 보이는 촉매는 N-N 결합 해리에도 효과적인 경우가 많으므로 암모니아 분해 반응을 통해 수소를 얻고자 하는 본 연구에서도 Li 원자를 첨가한 Ru 촉매가 뛰어난 성능을 보일 것을 기대된다.	+	◇ Zheng et al.은 Ru 촉매에 Li 원자를 첨가해 암모니아 합성 성능을 향상시켰다. Li 원자는 다른 무거운 알칼리 도핑 물질에 비해 전자를 공급하는 능력은 떨어지지만, Ru 금속과 결합했을 때 뛰어난 촉매 성능을 보였다. Li 원자를 첨가하면 촉매 표면에서 N<sub>2</sub> 흡착이 원활해지고, Ru의 4d 오비탈이 흡착된 N<sub>2</sub> 분자의 anti-bonding 오비탈에 전자 밀도를 더 많이 제공해 N-N 결합 해리를 촉진한다. 일반적으로 promoter의 성능은 전기음성도에 의해 결정되며, 전기음성도가 높을수록 성능이 떨어지는 경향을 보인다. 하지만 Li 원자는 이러한 경향성을 따르지 않으며, Ru 원자와 흡착물의 결합을 방해하지 않는 것으로 밝혀졌다[11]. 또한, 암모니아 합성 반응에서 우수한 성능을 보이는 촉매는 N-N 결합 해리에도 효과적인 경우가 많으므로 암모니아 분해 반응을 통해 수소를 얻고자 하는 본 연구에서도 Li 원자를 첨가한 Ru 촉매가 뛰어난 성능을 보일 것을 기대된다.

	====특허조사====		====특허조사====

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 해당 특허는 Ru을 포함하는 암모니아 분해 촉매 및 그 제조방법에 대한 내용이다.
 Ru; 촉매 금속 복합 지지체; 및 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 금속을 포함하는 적절한 암모니아 분해 촉매를 찾는다. 또한, 분말, pellet, bead, 구조체 등의 다양한 형태의 금속 산화물과 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 지지체가 혼합된 구조로 되어 있으며, 이를 통해 암모니아 전환율을 향상시킬 수 있었다. 특히, 해당 구조에 루테늄을 함침 시키거나 적층하여 암모니아 분해 촉매의 성능을 향상시키는 방법을 제시하였다.
-암모니아 분해 촉매는 Ru/M<sup>1</sup>M<sup>2</sup>O<sup>x</sup>로 표시되고, M<sup>1</sup>은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이고, M<sup>2</sup>는 란타넘족 금속 또는 전이금속이다. 이들을 포함하는 합금이 될 수 있는 경우들에 대하여 특허 출원이 되어 있지만, 실험에서는 Ru/M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub>만을 이용하였다. M1은 위와 같이 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 사용한다. 각각 M<sup>1</sup>이 칼륨(K), 세슘(Cs), 바륨(Ba)인 경우들에 대해 실험을 통하여 500℃에서 암모니아 전환율을 비교하였고, 비교를 위해 M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub>를 이용한 실험도 진행하였다 (Table 3). 그 결과, Ru을 첨가한 촉매의 암모니아 전환율이 더 뛰어났으며, Ru/M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub> 촉매끼리 비교하였을 때는 Ba, K, Cs 순으로 암모니아 전환율이 뛰어났다.
+암모니아 분해 촉매는 Ru/M<sup>1</sup>M<sup>2</sup>O<sup>x</sup>로 표시되고, M<sup>1</sup>은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이고, M<sup>2</sup>는 란타넘족 금속 또는 전이금속이다. 이들을 포함하는 합금이 될 수 있는 경우들에 대하여 특허 출원이 되어 있지만, 실험에서는 Ru/M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub>만을 이용하였다. M<sup>1</sup>은 위와 같이 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 사용한다. 각각 M<sup>1</sup>이 칼륨(K), 세슘(Cs), 바륨(Ba)인 경우들에 대해 실험을 통하여 500℃에서 암모니아 전환율을 비교하였고, 비교를 위해 M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub>를 이용한 실험도 진행하였다 (Table 3). 그 결과, Ru을 첨가한 촉매의 암모니아 전환율이 더 뛰어났으며, Ru/M<sup>1</sup>NiLaZrO<sub>x</sub> 촉매끼리 비교하였을 때는 Ba, K, Cs 순으로 암모니아 전환율이 뛰어났다.

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 해당 특허는 암모니아 분해 촉매 및 암모니아 분해를 통해 수소를 생산하는 방법에 관한 것으로, 비교적 저온 조건에서도 효과적으로 암모니아 분해 반응을 촉진하는 촉매 기술을 다루고 있다.
 금속 산화물 중 산화란타넘(La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)과 산화세륨(CeO<sub>2</sub>)을 촉매 지지체로 사용할 때 저온에서의 암모니아 분해 성능이 향상되는 점에 착안하여, 란타넘 세륨 산화물(La<sub>x</sub>Ce<sub>1-x</sub>O<sub>y</sub>)을 지지체로 사용한 Ru 촉매(Ru/La<sub>x</sub>Ce<sub>1-x</sub>O<sub>y</sub>)를 제작한다. 이 촉매의 특징은 x가 0.25~0.45의 값을 가지고, y가 1.78~1.88의 값을 갖는 것이다. 또한, 조촉매를 첨가하여 암모니아 분해 반응 속도를 향상시킬 수 있는데, 조촉매 성분으로는 마그네슘(Mg), 이트륨(Y), 바륨(Ba), 란타넘(La), 세륨(Ce) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 란타넘족을 포함한다.
-실험 결과, Ru 촉매를 사용할 때, 알루미나(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), 지르코니아(ZrO<sub>2</sub>), 산화란타넘(La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) 등을 지지체로 사용하는 경우보다 LaCeOx를 지지체로 사용하는 경우에 암모니아 분해 성능이 더 우수하며, 특히 Ru/La<sub>0.33</sub>Ce<sub>0.67</sub>O<sub>1.84</sub>를 사용할 경우 450℃ 이하의 저온 조건에서도 높은 암모니아 전환율을 보였다. 그리고 La과 Ce의 몰비에 따른 암모니아 전환율 실험에서도 La과 Ce의 몰비가 1:2일 때, 즉 Ru/La<sub>0.33</sub>Ce<sub>0.67</sub>O<sub>1.84</sub> 촉매가 가장 최적의 성능을 보였다.
+실험 결과, Ru 촉매를 사용할 때, 알루미나(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), 지르코니아(ZrO<sub>2</sub>), 산화란타넘(La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) 등을 지지체로 사용하는 경우보다 LaCeO<sub>x</sub>를 지지체로 사용하는 경우에 암모니아 분해 성능이 더 우수하며, 특히 Ru/La<sub>0.33</sub>Ce<sub>0.67</sub>O<sub>1.84</sub>를 사용할 경우 450℃ 이하의 저온 조건에서도 높은 암모니아 전환율을 보였다. 그리고 La과 Ce의 몰비에 따른 암모니아 전환율 실험에서도 La과 Ce의 몰비가 1:2일 때, 즉 Ru/La<sub>0.33</sub>Ce<sub>0.67</sub>O<sub>1.84</sub> 촉매가 가장 최적의 성능을 보였다.

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	◇ Ganely et al.은 암모니아 분해 반응의 촉매 활성이 Ru, Ni, Rh, Co, Ir, Fe, Pt, Cr 순으로 감소한다고 설명하였다[8]. Active B5-type site가 암모니아 분해 반응의 속도 결정 단계(Rate-Determining Step, RDS)로 알려진 N-N association step에 관여할 가능성이 높아 암모니아 분해의 핵심 활성 사이트로 알려져 있다[9]. 선행 연구에 따르면, Ru는 위의 금속 중에서 가장 높은 촉매 활성을 보이지만, 저온에서는 활성이 저하되는 문제가 있다. 특히, 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 지지체로 사용할 경우 Ru 촉매의 전환율이 50% 미만으로 나타나, 촉매 합성, 지지체 및 promoter에 대한 지속적인 연구가 필요하다. 예를 들어, Ru 금속에 MgO나 CNT를 지지체로 사용하고 KNO<sub>3</sub>와 같은 알칼리성 promoter를 추가하면, 기존의 Ru 금속과 달리 500℃ 미만에서 활성이 좋아지는 경향이 나타났다[8].		◇ Ganely et al.은 암모니아 분해 반응의 촉매 활성이 Ru, Ni, Rh, Co, Ir, Fe, Pt, Cr 순으로 감소한다고 설명하였다[8]. Active B5-type site가 암모니아 분해 반응의 속도 결정 단계(Rate-Determining Step, RDS)로 알려진 N-N association step에 관여할 가능성이 높아 암모니아 분해의 핵심 활성 사이트로 알려져 있다[9]. 선행 연구에 따르면, Ru는 위의 금속 중에서 가장 높은 촉매 활성을 보이지만, 저온에서는 활성이 저하되는 문제가 있다. 특히, 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 지지체로 사용할 경우 Ru 촉매의 전환율이 50% 미만으로 나타나, 촉매 합성, 지지체 및 promoter에 대한 지속적인 연구가 필요하다. 예를 들어, Ru 금속에 MgO나 CNT를 지지체로 사용하고 KNO<sub>3</sub>와 같은 알칼리성 promoter를 추가하면, 기존의 Ru 금속과 달리 500℃ 미만에서 활성이 좋아지는 경향이 나타났다[8].

−	◇ García-García, F. R. et al.은 CO 흡착 방법을 통해 암모니아 분해 반응에 사용되는 Ru 촉매의 B5-type site가 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔다[10]. B5-type site는 암모니아 분해 반응에서 N2 분자를 형성하는 RDS를 촉진하는 활성 site이다. Figure 5와 같이, 해당 step은 암모니아 분해 반응의 핵심 단계이며, 촉매의 성능을 결정짓는다. 또한, Figure 6에서 Ru 촉매의 다양한 사이트에서 CO 흡착 에너지를 비교한 결과, 촉매 사이트에 따라 유의미한 차이가 나타났으며, 이는 촉매 활성도에 영향을 미친다. 특히, 환원 온도가 증가할수록 CO 흡착 에너지가 커지고 균일해지는 경향을 보이는데, 이는 B5-type site의 배위수가 조건에 따라 달라짐을 의미한다. 배위수가 증가하면 촉매 반응이 더 유연해져 반응성을 높일 수 있다. 또한, 실험 결과 암모니아 분해 과정에서 Ru 촉매 표면은 새로운 구조를 형성하거나 변형되지 않고 안정적으로 유지되었으며, 이는 B5-type site가 고온 환원 과정에서 형성되어 암모니아 분해 반응을 촉진한다는 것을 의미한다. 최적의 촉매 성능을 위해선 Ru 입자의 크기가 중요하며, 보통 직경 2-3 nm 정도 크기의 입자가 가장 많은 B5-type site를 형성해 암모니아 분해 반응에서 뛰어난 활성을 나타낸다.	+	◇ García-García, F. R. et al.은 CO 흡착 방법을 통해 암모니아 분해 반응에 사용되는 Ru 촉매의 B5-type site가 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔다[10]. B5-type site는 암모니아 분해 반응에서 N<sub>2</sub> 분자를 형성하는 RDS를 촉진하는 활성 site이다. Figure 5와 같이, 해당 step은 암모니아 분해 반응의 핵심 단계이며, 촉매의 성능을 결정짓는다. 또한, Figure 6에서 Ru 촉매의 다양한 사이트에서 CO 흡착 에너지를 비교한 결과, 촉매 사이트에 따라 유의미한 차이가 나타났으며, 이는 촉매 활성도에 영향을 미친다. 특히, 환원 온도가 증가할수록 CO 흡착 에너지가 커지고 균일해지는 경향을 보이는데, 이는 B5-type site의 배위수가 조건에 따라 달라짐을 의미한다. 배위수가 증가하면 촉매 반응이 더 유연해져 반응성을 높일 수 있다. 또한, 실험 결과 암모니아 분해 과정에서 Ru 촉매 표면은 새로운 구조를 형성하거나 변형되지 않고 안정적으로 유지되었으며, 이는 B5-type site가 고온 환원 과정에서 형성되어 암모니아 분해 반응을 촉진한다는 것을 의미한다. 최적의 촉매 성능을 위해선 Ru 입자의 크기가 중요하며, 보통 직경 2-3 nm 정도 크기의 입자가 가장 많은 B5-type site를 형성해 암모니아 분해 반응에서 뛰어난 활성을 나타낸다.

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−	◇ Ru terrace 표면에서 clean 표면, Li 이온이 흡착된 표면, 그리고 LiOH가 흡착된 표면에 대해 암모니아 분해 반응의 free energy diagram을 비교한 결과는 Figure 27과 같다. 모든 표면에 대해 N2 association step이 RDS로 작용하며, Li 기반 물질이 흡착된 경우 전체적으로 흡착 에너지가 안정화되는 경향을 보인다. 이는 Ru 표면에 Li이 흡착하게 되면 촉매 표면의 전자 밀도를 변화시키고, Ru보다 Li 원자가 전자를 강하게 끌어당겨 반응 중간체와 더 강한 결합을 형성해 반응물의 이동 및 탈착이 어려워지기 때문이다. 특히, LiOH가 흡착된 경우에는 Li이 양이온 형태로 존재해 전자를 더 강하게 끌어당길 뿐만 아니라, 수산화 이온(OH<sup>-</sup>)이 반응 중간체와 일부 수소 결합을 형성함으로써 매우 안정한 흡착 상태를 나타낸다	+	◇ Ru terrace 표면에서 clean 표면, Li 이온이 흡착된 표면, 그리고 LiOH가 흡착된 표면에 대해 암모니아 분해 반응의 free energy diagram을 비교한 결과는 Figure 27과 같다. 모든 표면에 대해 N<sub>2</sub> association step이 RDS로 작용하며, Li 기반 물질이 흡착된 경우 전체적으로 흡착 에너지가 안정화되는 경향을 보인다. 이는 Ru 표면에 Li이 흡착하게 되면 촉매 표면의 전자 밀도를 변화시키고, Ru보다 Li 원자가 전자를 강하게 끌어당겨 반응 중간체와 더 강한 결합을 형성해 반응물의 이동 및 탈착이 어려워지기 때문이다. 특히, LiOH가 흡착된 경우에는 Li이 양이온 형태로 존재해 전자를 더 강하게 끌어당길 뿐만 아니라, 수산화 이온(OH<sup>-</sup>)이 반응 중간체와 일부 수소 결합을 형성함으로써 매우 안정한 흡착 상태를 나타낸다

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-Cationic mixing은 전이금속이 산화수를 가지고 Li+ ion 층에 들어가 그 자리를 차지하는 현상을 의미한다. 이러한 현상은 Ni<sup>2+</sup>, Co<sup>2+</sup>, Mn<sup>2+</sup> 이온에서 이러한 현상이 나타나며, 특히 Ni<sup>2+</sup> 이온이 Li<sup>+</sup> 이온과 비슷한 이온 반지름을 가지기 때문에 Ni/Li mixing 현상이 가장 뚜렷하게 일어난다. 이러한 현상으로 인해 NCA 양극재의 결정은 기존의 층상 구조에서 spinel 구조를 거쳐 NiO-like rock-salt phase로 변화하게 된다 (Figure 22).
+Cationic mixing은 전이금속이 산화수를 가지고 Li<sup>+</sup> ion 층에 들어가 그 자리를 차지하는 현상을 의미한다. 이러한 현상은 Ni<sup>2+</sup>, Co<sup>2+</sup>, Mn<sup>2+</sup> 이온에서 이러한 현상이 나타나며, 특히 Ni<sup>2+</sup> 이온이 Li<sup>+</sup> 이온과 비슷한 이온 반지름을 가지기 때문에 Ni/Li mixing 현상이 가장 뚜렷하게 일어난다. 이러한 현상으로 인해 NCA 양극재의 결정은 기존의 층상 구조에서 spinel 구조를 거쳐 NiO-like rock-salt phase로 변화하게 된다 (Figure 22).
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-◇ clean Ru 표면부터 Li 이온 및 LiOH가 흡착된 표면까지 암모니아 분해 반응 메커니즘을 분석한 결과, 모든 표면에서 N* 흡착 에너지가 가장 안정한 것으로 나타났다. 이는 반응 전체에서 N2 association step이 RDS로 작용함을 의미하며, 본 연구팀은 N* 흡착 에너지가 촉매 성능 평가에 활용될 수 있는 주요 지표로 연구 효율성을 높이는 데 기여할 수 있다고 판단하였다. 이에 따라, Ru terrace 표면에 Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>가 흡착된 촉매의 성능을 예측하기 위해 N* 흡착 에너지를 계산하였으며, 흡착 에너지와 흡착 형태는 각각 Figure 27과 Figure 29에 나타나 있다. Free energy diagram에서 흡착 에너지가 Li 이온이 흡착된 표면과 LiOH가 흡착된 표면 사이의 범위에 존재하는 것으로 보아, Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>가 흡착된 표면 또한 촉매 성능이 저하될 것으로 예상된다. 이는 탄산 이온(CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>)이 수소 결합을 형성하지 않아 수산화 이온에 비해 결합 세기가 약하지만, 여전히 표면 전자 밀도를 변화시켜 반응 중간체의 결합을 강하게 만들기 때문이다.
+◇ clean Ru 표면부터 Li 이온 및 LiOH가 흡착된 표면까지 암모니아 분해 반응 메커니즘을 분석한 결과, 모든 표면에서 N* 흡착 에너지가 가장 안정한 것으로 나타났다. 이는 반응 전체에서 N<sub>2</sub> association step이 RDS로 작용함을 의미하며, 본 연구팀은 N* 흡착 에너지가 촉매 성능 평가에 활용될 수 있는 주요 지표로 연구 효율성을 높이는 데 기여할 수 있다고 판단하였다. 이에 따라, Ru terrace 표면에 Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>가 흡착된 촉매의 성능을 예측하기 위해 N* 흡착 에너지를 계산하였으며, 흡착 에너지와 흡착 형태는 각각 Figure 27과 Figure 29에 나타나 있다. Free energy diagram에서 흡착 에너지가 Li 이온이 흡착된 표면과 LiOH가 흡착된 표면 사이의 범위에 존재하는 것으로 보아, Li<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>가 흡착된 표면 또한 촉매 성능이 저하될 것으로 예상된다. 이는 탄산 이온(CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>)이 수소 결합을 형성하지 않아 수산화 이온에 비해 결합 세기가 약하지만, 여전히 표면 전자 밀도를 변화시켜 반응 중간체의 결합을 강하게 만들기 때문이다.
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 ◇ 암모니아 분해 반응은 수소 생산을 위한 핵심 기술로, 단일 금속 중 성능이 가장 우수한 Ru 기반 촉매가 널리 연구되고 있다. 본 연구에서는 Ru 촉매의 성능을 향상시키기 위해 리튬 이온 폐배터리 소재를 재활용하는 방안을 제안하였다. DFT 계산을 통해 Li 이온 및 Li 화합물이 Ru 표면에 흡착되어 반응 중간체의 흡착 세기를 조절하고 촉매 활성을 저하시킨다는 점을 확인하였다. 이와 더불어, 입자 크기 조절을 통한 촉매 표면의 구조적 변화, 지지체 및 그 계면의 작용, 알칼리 금속 사용과 같이 촉매 성능에 영향을 미칠 수 있는 요인을 제시하였다. Li 기반 물질의 첨가가 촉매 활성 저하를 유발할 수 있음을 발견하였으며, 이는 암모니아 분해 촉매 성능 개선을 위해 다른 방식으로 촉매를 변형시켜야 한다는 방향성을 제시한다. 본 연구는 촉매 성능 극대화와 동시에 환경 보호를 고려한 지속 가능한 방향을 제안하며, 향후 다양한 연구를 통해 저비용, 고효율의 암모니아 분해 촉매 설계 및 수소 경제 활성화에 기여할 것으로 기대된다.
 ====포스터====

@@ 155번째 줄: / 155번째 줄: @@
 ====구성원 및 추진체계====
 ◇ '''김우현, 김훈, 윤동현:''' Ru 촉매를 활용한 암모니아 분해 반응에 관한 선행 연구를 바탕으로 DFT 계산을 통해 순수 Ru 촉매의 표면 모델을 설계하고 그 특성을 파악한다. 각 흡착물의 흡착 에너지 및 활성화 에너지를 계산하여 순수 Ru 촉매 표면에서의 암모니아 분해 메커니즘 및 활성 사이트를 분석한다.
 ◇ '''노희권, 류영철, 임서연:''' Ru 촉매 구조에 관한 선행 연구를 바탕으로 Ru 촉매 표면 모델을 설계하고, DFT 계산을 통해 Li 원자의 가장 안정한 위치 파악한다. Li 원자가 첨가된 Ru 촉매 표면의 특성을 파악하고, 해당 표면에서의 암모니아 분해 메커니즘 및 활성 사이트를 분석하여 Li 원자가 반응에 미치는 영향을 평가한다.
 ◇ '''김우현, 김훈, 노희권, 류영철, 윤동현, 임서연:''' 순수 Ru 촉매 표면과 Li 원자가 첨가된 Ru 촉매 표면에서 구한 흡착 에너지 및 반응 메커니즘을 바탕으로 암모니아 분해 반응 free energy diagram을 도출하고 비교 분석한다. 이를 통해 표면별 특성 및 장단점을 파악하여 최적의 촉매 모델을 설계하고, 설계한 촉매의 성능을 예측한다.