초록
n-butene의 i-butene으로의 골격 이성질화 반응은 발열반응으로서 열역학적으로 저온($100^{\circ}C{\sim}150^{\circ}C$)에서 최고수율을 나타내며 반응 mechanism은 carbonium ion의 형성과 methyl기의 골격치환에 따른 2step으로 규정된다. 산처리되어 강산점을 가지는 zeolite, alumina와 비교하여, $Pt/MoO_3/SiO_2$ 촉매 사용시 $110^{\circ}C$ 등온 환원반응 실험으로 설명되는 Proton의 증가된 표면 이동 속도는 골격 이성질화 반응시 carbonium ion의 형성을 빠르게 촉진시킬 수 있으며, 이에 따라 $110^{\circ}C$에서 1-butene의 수율은 최대치로 나타나며 부산물은 생성되지 않는다. $110^{\circ}C$에서의 등온 환원반응에서 $Pt/MoO_3/SiO_2$가 $Pt/MoO_3/Al_2O_3$보다 높은 proton spillover 속도를 보이지만 약 90분 경과한 $MoO_3$ 표면의 proton 포화상태에서는 i-butene의 반응수율이 같고, $MoO_3$가 없는 zeolite, $Pt/SiO_2$보다 높은 전환율을 보이므로 proton spillover에 의한 carbonium ion의 생성이 반응속도를 조절하는 것으로 나타난다. $Pt/MoO_3/SiO_2$에서 산점의 증가, Pt 및 $MoO_3$ 함량의 증감은 i-butene 수율에 영향을 미치지 않으며, 이는 proton spillover에 의한 Pt 표면위의 carbonium ion의 형성이 속도 결정 단계이기 때문인 것으로 사료된다.
Skeletal isomerization reaction known as exothermic reaction shows possible maximum yield of i-butene from n-butene at $110^{\circ}C$ over $Pt/MoO_3/SiO_2$. Compared with conventional catalyst such as silica, zeolite, alumina etc., $Pt/MoO_3/SiO_2$ demonstrates higher yield while by-products except 2-butene do not form. Faster H spillover rate over $Pt/MoO_3/SiO_2$ is demonstrated via isothermal reduction experiment at $110^{\circ}C$ compared to the rate over $Pt/MoO_3/Al_2O_3$. Overall isomerization rates are proportional to higher spillover rates from Pt onto $MoO_3$ surface. The skeletal isomerization reaction is composed of two elementary steps. First, carbonium ion formation over Pt crystallites by H spillover. Second, carbenium ion formation over $MoO_3$ followed by formation of i-butene. Moreover, it is suggested that H spillover step from Pt surface onto $MoO_3$ is assumed to be the rate determining step and control the overall isomerization rate.
