CO2 Decomposition Characteristics of Zn-ferrite Powder Prepared by Hydrothermal and Solid State Reaction

The objective of this study is the development of carbon recycle technology which converts $CO_2$ captured from flue gas to CO or carbon and reuse in industrial fields. Since $CO_2$ is very stable and difficult to decompose, metal oxide was used as an activation agent for the decomposition of $CO_2$ at low temperature. Metal oxides which convert $CO_2$ to CO or carbon at $500^{\circ}C$ were prepared using Zn-ferrite by the solid state reaction and hydrothermal synthesis. The behaviors of $CO_2$ decomposition were studied using temperature programmed reduction/oxidation (TPR/TPO) and thermogravimetric analyzer (TGA). Zn-ferrite containing 5 wt% ZnO showed the largest reduction and oxidation. Reduction by $H_2$ was 26.53 wt%, oxidation by $CO_2$ was 25.73 wt% and 96.98% of adsorbed $CO_2$ was decomposed to $CO_2$ and carbon with excellent oxidation-reduction behaviors.

수열합성법과 고상법을 이용해 제조된 Zn-ferrite 분말의 이산화탄소 분해 특성

본 연구에서는 연소 배기가스로부터 포집된 이산화탄소를 다시 일산화탄소 또는 탄소로 전환하여 산업에 다시 활용하고자 하는 탄소순환형 기술개발이 목적이다. 그러나 이산화탄소는 안정한 화합물로 쉽게 분해되지 않기 때문에 적합한 금속계 산화물(활성화제)이 필요하며, 가능한 낮은 온도에서 분해되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 Zn계 페라이트를 사용하여 $CO_2$를 $500^{\circ}C$의 온도에서 CO나 C로 전환할 수 있는 금속계 산화물을 수열합성과 고상법을 이용하여 제조하였다. 이산화탄소의 분해 특성을 실험하기 위해 TPR/TPO 장치와 TGA분석장비를 사용하였다. 수소에 의한 환원곡선 면적과 $CO_2$에 의한 흡착분해 곡선면적을 측정한 결과 ZnO가 5 wt% 포함되어 있는 Zn 페라이트가 가장 크게 나타났다. 또한 수소에 의한 흡착환원이 26.53 wt% 발생하였고, $CO_2$에 의한 산화량도 25.73 wt%로 가장 높게 나타났다. 이산화탄소의 흡착특성이 높지는 않았지만 분해효율이 96.98%로 우수한 산화 환원 특성을 나타내었다.