Abstract
Bead type and hollow fiber type catalyst (HFC, Hollow Fiber type Catalyst) was prepared by $La_{0.1}Sr_{0.9}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-{\delta}}$ (LSCF1928) perovskite powder catalyst which showed excellent methane complete oxidation characteristics through previous studies. The HFC have a cylindrical shape with an empty interior, and pores can be formed through Phase inversion method so the specific surface area can be remarkably improved. In the case of the bead type catalyst prepared by adding Methyl Cellulose (MC), $SrCO_3$ was produced in addition to the original catalyst composition of LSCF1928 due to the reaction of $CO_2$ emitted from MC and Sr of the catalyst. In the case of the HFC, a single phase perovskite structure was obtained without impurities. The HFC calcined at $700{\sim}900^{\circ}C$ showed pore structure of finger-sponge-finger structure, and 99.9% oxygen conversion rate was achieved through complete oxidation of methane at $475^{\circ}C$. Air gap and spinning pressure condition were changed to control the HFC pore. 2 cm air gap and 7 bar spinning pressure showed the best catalytic performance and achieved oxygen conversion rates of more than 70.65%, 93.01%, and 99.99% at $425^{\circ}C$, $450^{\circ}C$ and $475^{\circ}C$, respectively.
선행 연구를 통해서 우수한 메탄 완전 산화 특성을 보인 $La_{0.1}Sr_{0.9}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-{\delta}}$ (LSCF1928) 페롭스카이트 분말 촉매로 비드형과 중공사형 촉매를 제조하였다. 중공사형 촉매는 내부가 비어있는 원기둥 형태이며, 상전이법을 통해 기공을 형성시킬 수 있어 비표면적을 획기적으로 향상시킬 수 있다. Methyl Cellulose (MC)를 넣어 제조한 비드형 촉매의 경우 MC에서 배출되는 $CO_2$와 촉매 성분인 Sr이 반응하여 원래 촉매 조성이었던 LSCF1928 조성 외에 $SrCO_3$가 생성되었다. 중공사형 촉매의 경우 불순물 없이 단일상의 페롭스카이트 구조를 얻었다. $700{\sim}900^{\circ}C$에서 하소한 중공사형 촉매는 손가락구조-스펀지구조-손가락구조의 기공 형태를 보였으며, 모두 $475^{\circ}C$에서 메탄의 완전 산화 반응을 통해 99.9% 산소 전화율을 달성하였다. 중공사형 촉매의 기공을 제어하기 위하여 에어 갭과 방사압력 조건을 변경하였다. 2 cm 에어 갭, 7 bar의 방사 압력으로 제조한 중공사형 촉매가 가장 우수한 촉매 성능을 보였으며, $425^{\circ}C$, $450^{\circ}C$ 및 $475^{\circ}C$에서 각각 70.65%, 93.01%, 99.99% 이상의 산소 전화율을 달성하였다.