Catalytic Oxidation of Methane Using the Manganese Catalysts

This work was conducted to investigate the oxidation characteristics of methane having the highest ignition temperature among the other hydrocarbon gases using transition metal catalysts. The catalyst used for methane oxidation was manganese oxide having a various oxidation number, such as MnO, $MnO_2$, $Mn_2O_3$, $Mn_3O_4$, $Mn_4O_5$. The manganese oxide(MnxOy) catalyst is impregnated on $TiO_2$, $Al_2O_3$ for methane oxidation. To enhanced both of activity and life time of catalysts, Ni and Co was used as a promoter. In this study, various co-catalysts were synthesized by using excess wet impregnation method. The effect of reaction temperature and space velocity was measured to calculate the activity of catalysts such as, activation energy of $T_{50}$, and $T_{90}$. The life time of bi-metallic manganese mixture, such as Mn-Co and Mn-Ni catalysts, were increased more 10 % than manganese oxide catalyst, but activity of those was decreased slightly.

망간촉매를 이용한 메탄의 산화반응

본 연구에서는 탄화수소가스 중에서 가장 발화온도가 높은 메탄을 대상으로 전이금속 촉매의 산화반응 특성을 수행하였다. 망간의 경우 MnO, $MnO_2$, $Mn_2O_3$, $Mn_3O_4$, $Mn_4O_5$와 같이 다양한 산화가를 나타내므로 산화망간을 선택하여 메탄산화반응실험을 실시하였다. 메탄의 산화를 위한 전이금속 촉매중 망간을 산화물형태로 $Al_2O_3$, $TiO_2$에 담지하였으며, 조촉매로는 Ni, Co 등을 이용하여 활성능과 수명의 향상을 연구하였다. 본 연구에서 촉매 제조는 과잉용액 함침법을 사용하였다. 촉매의 활성화에너지, $T_{50}$, $T_{90}$을 계산하기 위하여 온도와 공간속도에 대한 전환율을 측정하였다. Mn-Co, Mn-Ni의 두성분의 전이금속촉매의 수명이 망간촉매에 비하여 10%이상 증가하고 활성은 약간 감소함을 알 수 있었다.