이온성액체 기반의 비수계 용액에서 백금족 금속의 전해 연구 : 추출 및 나노 합성 :

박광원

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박광원 (금오공과대학교, 금오공과대학교 대학원)

지도교수: 이철경

발행연도: 2016

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2019

이온성액체 기반 비수계 용액에서 용매추출과 전해에 의한 백금족 금속의 분리회수

박광원 , 박제식 , 이철경 자원리싸이클링 2019.01 학술저널

2016

이온성액체 기반의 비수계 용액에서 백금족 금속의 전해 연구 : 추출 및 나노 합성

박광원 2016.01 학위논문

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백금족 금속(PGMs, Platinum Group Metals)의 수요는 최근 자동차 시장의 급진적인 성장과 환경 문제로 인한 친환경 에너지원인 연료전지 시장의 증가와 함께 급격하게 늘어나고 있다. 백금족 금속은 매장량이 많지 않으며 그마저도 일부 국가에 편중되어 있다. 국내에서는 매장량이 전무하고 백금족 금속을 전량 수입에 의존하고 있어 급변하는 시장에 대응하기 위해서는 각종 산업에서 배출되는 2차 자원으로부터 백금족 금속의 재활용이 필수적이다.
본 연구에서는 엄격해지는 환경규제에 대응하기 위해 친환경적인 비수계 용매 이온성액체를 기반으로 한 백금족 금속의 분리 회수를 연구하였다. 백금족 금속에 대해 추출능과 전도성을 갖는 [BMIM]Cl, [BMIM]PF6을 용매 및 전해질로 사용하여 용매추출과 비수계 전해 연구를 진행하였다. 용매추출에 의한 백금의 분리 후 질산에 의한 역추출 및 전해로 백금을 우선 분리하였다. 팔라듐과 로듐은 전해질을 [BMIM]Cl로 변경해 금을 작동전극으로 팔라듐을 선택적으로 전해하였고, STS304 전극을 이용해 로듐이 용해된 [BMIM]Cl과 염산 수용액의 혼합 전해질로부터 로듐을 회수하였다. 또한 나노 크기의 팔라듐을 탄소 전극에 환원시켜 연료전지의 촉매전극으로 사용하고자 하였다.
백금족 금속의 전기화학적 거동은 Potentiostat/Galvanostat을 이용하여 조사하였으며, 수용액 중의 백금족 금속 농도는 ICP-OES를 이용해 분석하였다. 전극 표면에 환원된 백금족 금속의 형상 및 성분은 SEM&EDS, TEM을 이용하여 조사하였으며, 결정구조는 XRD 및 TEM 회절패턴을 이용해 분석하였다.

#이온성액체 #백금족 금속 #용매추출 #나노 합성 #전해

제 1 장 서 론 1
제 2 장 이론적 배경 3
2.1 백금족 금속과 수요 3
2.2 백금족 금속의 제련기술 6
2.2.1 전통적인 백금족 금속의 제련기술 6
2.2.2 용매추출을 이용한 백금족 금속의 제련기술 8
2.3 이온성액체 11
2.4 나노입자의 합성 13
2.4.1 백금족 금속과 연료전지 13
2.4.2 기존 나노입자의 합성 방법 15
2.4.3 펄스 전해법 15
제 3 장 실 험 17
3.1 시약 및 재료 17
3.2 이온성액체의 합성 18
3.3 용매추출 20
3.4 분 석 22
3.4.1 전기화학적 분석 22
3.4.2 표면형상 및 성분 분석 24
3.4.3 결정구조 분석 24
3.5 나노입자 합성 25
제 4 장 결과 및 고찰 27
4.1 이온성액체에 의한 용매추출과 백금족 금속의 분리회수 27
4.1.1 [BMIM]PF6에 의한 백금의 용매추출 27
4.1.2 [BMIM]PF6에서 백금족 금속의 환원 거동 29
4.1.3 [BMIM]Cl에서 백금의 환원 거동 29
4.1.4 질산에 의한 백금의 역추출과 전해법에 의한 회수 31
4.1.5 비수계 전해에 의한 팔라듐의 선택적 회수 33
4.1.6 [BMIM]Cl과 수용액 혼합 전해질에서 로듐의 회수 36
4.2 팔라듐 나노입자의 합성 38
4.2.1 [BMIM]Cl에서 팔라듐의 환원 거동에 관한 기초연구 38
4.2.2 [BMIM]Cl에서 팔라듐의 환원에 미치는 온도 및 농도의 영향 41
4.2.3 탄소전극에서 팔라듐의 전기화학적 특성 47
4.2.4 팔라듐 나노입자의 형성에 duty factor가 미치는 영향 49
4.2.5 팔라듐 나노입자의 형성에 과전압이 미치는 영향 51
4.2.6 팔라듐 나노입자의 형성에 pulse duration이 미치는 영향 51
4.2.7 팔라듐 나노입자의 형성에 온도가 미치는 영향 53
4.2.8 팔라듐 나노입자의 결정성 평가 53
제 5 장 결 론 56
[참고 문헌] 58

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