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Applied Chemistry for Engineering, Vol.32, No.4, 409-416, August, 2021
DOI10.14478/ace.2021.1039  Export Citation
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
박종혁1, 2, 최장욱3, 박진수1, 3, †
  • 1상명대학교 대학원 건설⋅환경⋅의생명공학과
  • 2상명대학교 천안산학협력단 미래 환경⋅에너지연구소
  • 3상명대학교 공과대학 그린화학공학과
Jong-Hyeok Park1, 2, Jang-Uk Choi3, and Jin-Soo Park1, 3, †
  • 1Department of Civil, Environmental, and Biomedical Engineering, The Graduate School, Sangmyung University, Cheonan 31066, Republic of Korea
  • 2Future Environment and Energy Research Institute, Sangmyung University, Cheonan 31066, Republic of Korea
  • 3Department of Green Chemical Engineering, College of Engineering, Sangmyung University, Cheonan 31066, Republic of Korea
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초록
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.
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.
Keywords:Dimensionally stable anode;Brushing;Spraying;Electrochemical oxidation;Non-degradable organic material
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