Abstract
The direct reaction of carbon dioxide($CO_2$) with butane($C_4H_{10}$) to obtain synthesis gas and hydrocarbon compounds have been studied on nickel loaded catalysts. In the reaction of $CO_2$ with $C_4H_{10}$, Ni loaded catalysts showed similar activity with Pt catalyst and Coke deposition on the catalyst was severe by dehydrogenation of butane. The main products were carbon monoxide and hydrogen, when alumina and Y type zeolite were used as a support. Instead, a great deal of aromatic hydrocarbons were obtained on the Ni loaded ZSM-5 catalyst. The conversion of $CO_2$ increased with the increasing molar ratio of $CO_2$/$C_4H_{10}$ on Ni/ZSM-5, Ni/NaY and Ni/alumina catalyst, but the conversion decreased again from the ratio of 2. The value of $CO_2$ conversion was the highest at the 5wt% of Ni loading on ZSM-5 catalyst. A part of cokes deposited on the catalysts diminished when only $CO_2$ gas or water steam flowed into the reactor. The coke deposited on the catalysts was very reactive and it may be an important intermediate for the carbon dioxide reforming reaction.
니켈(Ni)이 담지된 촉매상에서 이산화탄소와 부탄의 직접반응에 의한 합성가스와 탄화수소화합물의 생성을 검토하였다. $CO_2$와 $C_4H_{10}$의 반응에서 니켈 담지촉매는 백금 담지촉매와 유사한 활성을 나타내었으며, 부탄의 탈수소에 따큰 코크의 누적이 현저하게 나타났다. 담체로 알루미나나 Y형 제올라이트를 사용하면 일산화탄소와 수소가 주생성물이었다. 반면에 니켈을 ZSM-5형 제올라이트에 담지한 경우에는 생성물 중에 다량의 방향족화합물이 얻어졌다. Ni/ZSM-5, Ni/NaY 및 Ni/알루미나 촉매상에서 반응물 중의 이산화탄소/부탄 몰비의 증가와 함께이산화탄소의 전환율도 증가하다가 2이상에서 다시 감소하였다. 담체로 ZSM-5를 사용하고 이에 담지되는 니켈의 양을 다르게 하였을 때, 반응물의 전환율은 니켈금속의 담지량이 5wt% 부근에서 가장 높았다. 코크가 누적된 촉매상에 $CO_2$ 가스나 수증기를 흘리면 코크의 양은 감소하였다. 촉매상에 누적된 코크는 활성이 높은 상태로 결합되어 있으며, 표면의 활성탄소는 반응의 중요한 중간체로 작용하는 것으로 해석된다.
