초록
Ru이 첨가된 $Ni/Al_2O_3$ 촉매 상에서의 메탄 수증기 개질 반응을 수행하였다. 반응 전에 $H_2$를 사용한 전처리가 필요한 $Ni/Al_2O_3$ 촉매에 비해, $Ru/Ni/Al_2O_3$ 촉매는 별도의 전처리 과정이 없이도 우수한 반응 활성을 나타내었다. $CH_4-TPR$과 반응 후 촉매에 대한 $H_2-TPR$ 결과, 메탄의 분해반응에 의한 $RuO_x$의 환원이 저온($220^{\circ}C$)에서부터 진행되며, 환원된 Ru이 NiO의 환원을 촉진하게 되어 자발적인 환원이 일어나게 된다는 것을 알 수 있었다. 금속 입자의 분산도를 높이기 위하여 $Ru/Ni/Al_2O_3$ 촉매를 $45^{\circ}C$에서 2 h 동안 $7M\;NH_4OH$ 수용액에 담근 후 소성하여 반응을 수행하였다. $NH_4OH$ 수용액으로 처리한 $Ru/Ni/Al_2O_3$ 촉매는 상대적으로 더 높은 반응 활성을 나타내었으며, $H_2$-화학흡착과 XRD, XPS 분석 결과로부터 입자크기가 감소하고 금속의 분산도가 향상되었음을 확인할 수 있었다. $NH_4OH$ 수용액에 의한 촉매의 고분산을 이용하여 Ru의 함량을 감소시켜 소량의 첨가로 높은 반응 활성을 보이고자 하였다.
The steam reforming of methane over Ru-promoted $Ni/Al_2O_3$ was carried out. Compared with $Ni/Al_2O_3$, which needs pre-reduction by $H_2$, $Ru/Ni/Al_2O_3$ catalysts exhibited relatively higher activity than conventional $Ni/Al_2O_3$. According to $H_2-TPR$ of reduced or used catalysts and $CH_4-TPR$, it was revealed that the reduction of $RuO_x$ by $CH_4$ decomposition begins at a lower temperature ($220^{\circ}C$) and the reduced Ru facilitates the reduction of NiO, and leads to self-activation. To improve metal dispersion, the catalyst was soaked in 7 M aqueous $NH_4OH$ for 2 h at $45^{\circ}C$ while stirring. As a result, $Ru/Ni/Al_2O_3$ catalysts with aqueous $NH_4OH$ treatment have higher activity, larger metal surface area (by $H_2$-chemisorption), and small particle size (by XRD and XPS). It is noted that the amount of noble metal could be reduced by aqueous $NH_4OH$ treatment.
