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2021년 12월 13일 (월) 01:10 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : Density functional theory 계산을 통한 루테늄의 표면 변형에 따른 암모니아 합성 반응 효율 연구

영문 : Effect of strain on Ru surfaces for ammonia synthesis using Density Functional Theory calculations

과제 팀명

Yoo group

지도교수

유종석 교수님

개발기간

2021년 9월 ~ 2021년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 화학공학과 20183400** 이** (팀장)

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 민** (팀원)

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 박** (팀원)

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 신** (팀원)

서울시립대학교 화학공학과 20163400** 이** (팀원)

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ DFT(Density Functional Theory) 계산을 통해 원자 단위에서 루테늄 표면 변형에 따른 암모니아 합성의 활성 파악.

◇ 루테늄 표면에 인장 변형을 걸어 변형에 따른 경향성을 파악하고 암모니아 합성에 어떤 영향을 미치는지 다방면에서 분석.

◇ 인장 변형으로 인한 영향들이 발생하는 이유를 표면의 전자 구조면에서 d-band를 분석해 근본적인 이유 탐색

◇ MKM(Microkinetic Modeling)을 통해 표면 변형에 따른 암모니아 수득률의 변화를 계산하고 이유 분석

개발 과제의 배경

◇ 암모니아는 비료 생산에 중요한 역할을 담당해 인구 성장에 큰 기여를 했고 현재에도 암모니아의 거의 80%가 비료 산업에 사용돼 전 세계 식량 보급에도 막대한 영향을 미침. [Fig 1] 또한, 최근에는 높은 수소 함량, 에너지 밀도, 간편한 저장 및 운송으로 carbon free energy carrier로 주목받음.

파일:그림 1 World population growth (from Outworld in Data) [Fig 1] World population growth (from Outworld in Data)

개발 과제의 목표 및 내용

내용

◇ 촉매의 대표적 표면인 terrace와 step 표면에서의 인장 변형이 촉매의 활성에 어떤 영향을 미치는지 DFT를 이용해 분석.

◇ 선행 논문들에서는 단순 인장 변형의 결과에 대해 나열했고 kinetic 분석이 부족한 경향을 보여 이를 보완하면서 연구 진행.

◇ 인장 변형의 영향을 흡착 에너지, 활성 site, 활성화 에너지, TOF(Turnover Frequency) 면에서 다양하게 분석해 촉매의 열역학적, kinetic 특성을 파악.

◇ 인장 변형의 원인을 촉매의 전자 구조에서 분석하기 위해, d-band center와 d-band width를 계산하여 d orbital로 인해 생성된 d band의 변화를 관찰.

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ====개발 과제의 목표 및 내용====
 내용
+◇ 촉매의 대표적 표면인 terrace와 step 표면에서의 인장 변형이 촉매의 활성에 어떤 영향을 미치는지 DFT를 이용해 분석.
+ ◇ 선행 논문들에서는 단순 인장 변형의 결과에 대해 나열했고 kinetic 분석이 부족한 경향을 보여 이를 보완하면서 연구 진행.
+ ◇ 인장 변형의 영향을 흡착 에너지, 활성 site, 활성화 에너지, TOF(Turnover Frequency) 면에서 다양하게 분석해 촉매의 열역학적, kinetic 특성을 파악.
+ ◇ 인장 변형의 원인을 촉매의 전자 구조에서 분석하기 위해, d-band center와 d-band width를 계산하여 d orbital로 인해 생성된 d band의 변화를 관찰.
 ===관련 기술의 현황===