• 대한화학회지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.135-142
• /
• 1989

HZSM-5를 觸媒로 하여 메탄올과 이소부틸렌으로부터 Methyl tertiary butyl ether(MTBE)의 氣相合成實驗을 하였으며, zeolite 觸媒의 SiO$_2/Al_2O_3$ 比 및 反應條件의 영향을 硏究하였다. 각 觸媒들은 pyridine을 吸着시켜 temperature programmed desorption(TPD) 및 IR法으로 酸點의 세기와 特性을 조사하였으며, 승온탈착실험을 통하여 각 反應物 및 生成物의 吸着特性을 검토하였다. HZSM-5의 SiO$_2/Al_2O_3$比가 증가할수록 强한 酸點의 수는 감소하여 메탄올의 脫水反應은 억제되고 MTBE에 대한 선택도가 증가하였다. MTBE에 대한 전환율과 선택도는 $i-C_4H_8$의 細孔內 확산저항에 의하여 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. MTBE合成反應은 發熱的이어서, 전반적으로 80$^{\circ}$C의 반응온도가 合成에 적합하였다. 한편 각 觸媒上에 生成된 coke의 特性을 TG, DTA 및 IR spectrum으로 측정하였다. 침착된 coke의 量은 HY > H-Mordenite > HZSM-5順이었으며, H-Mordenite에 있어서는 누적된 coke의 양이 HZSM-5보다 현저하지는 않았으나, 細孔의 配向이 1方向性이므로 반응시간이 길어짐에 따라 심한 活性減退가 일어났다. HY는 큰 細孔을 가지고 있어 M$i-C_4H_8$의 重合이 쉽게 일어났으며, HZSM-5에 비하여 많은 coke의 참착과 빠른 活性減退를 나타내었다.

• 청정기술
• /
• 제22권1호
• /
• pp.53-61
• /
• 2016

바이오매스 가스화 시 발생하는 타르의 개질 연구가 다양한 Ni 촉매를 이용하여 수행되었다. 바이오매스 타르의 주요 성분인 톨루엔을 이용하여 실험실 규모의 수증기개질을 수행하였다. 고정층 형태의 개질기를 이용하였고 반응온도 범위는 400-800 ℃로 변화시켰다. Ni 촉매에 증진제로 Ru (0.6 wt%)와 Mn 또는 K (1 wt%)를 적용하였다. Ni/Ru-K/Al₂O₃ 촉매가 Ni/Ru-Mn/Al₂O₃ 촉매보다 전반적으로 높은 톨루엔 개질 전환 성능을 보였으며, X-선 회절분석과 열중량분석을 통해 촉매의 안정성을 확인하였다. 실험실 규모 연구 결과를 바탕으로 모노리스와 펠렛 형태의 촉매를 제작하고 1 톤/일 규모의 바이오매스 가스화 시스템에 적용하였다. 모노리스 촉매의 경우 Ni/Ru-K/Al₂O₃ 촉매가 고온에서 특히 우수한 성능을 보였으며, Ni/Ru-Mn/Al₂O₃ 촉매는 운전 시간 경과에 의한 활성저하가 관찰되었다. 펠렛 촉매의 경우 Ni/Ru-K/Al₂O₃ 는 587 ℃에서 66.7%의 타르 전환율을 보였으며, 사용된 촉매의 재생 후 타르 개질 성능을 비교하였다. 본 연구에서 사용된 촉매 중 Ni/Ru-K/Al₂O₃ 펠렛 촉매가 가장 우수한 촉매 활성과 안정성을 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.359-366
• /
• 2013

This work is investigated for the catalytic decomposition of hydrogen iodide (HI). Platinum was used as active material by loading on $ZrO_2-SiO_2$ mixed oxide in HI decomposition reaction. To obtain high and stable conversion of hydrogen iodide in severe condition, it was required to improve catalytic activity. For this reason, a method increasing dispersion of platinum was proposed in this study. In order to get high dispersion of platinum, zirconia was incorporated in silica by sol-gel synthesis. Incorporating zirconia influence increasing platinum dispersion and BET surface area as well as decreasing deactivation of catalysts. It should be able to stably product hydrogen for a long time because of inhibitive deactivation. HI decomposition reaction was carried out under the condition of $450^{\circ}C$ and 1 atm in a fixed bed reactor. Catalysts analysis methods such as $N_2$ adsorption/desorption analysis, X-ray diffraction, X-ray fluorescence, ICP-AES and CO gas chemisorption were used to measurement of their physico-chemical properties.

• 청정기술
• /
• 제25권1호
• /
• pp.91-97
• /
• 2019

산화탈황반응은 디벤조티오펜(dibenzothiophenes, DBTs)과 같이 제거하기 어려운 구조의 황화합물들을 선택적으로 산화하여 설폭사이드(sulfoxide)와 설폰(sulfone) 등의 형태로 전환하고, 이들을 추출과 흡착에 의해 제거할 수 있기 때문에 최근 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 선박용 경유의 산화탈황반응을 회분식반응기에서 산화제 과산화수소($H_2O_2$)와 함께 다양한 헤테로폴리산 담지촉매에 의해 수행하였다. 제조 촉매들은 X-선 회절분석(XRD), X-선 형광분석(XRF), X-선 광전자분광분석(XPS) 및 질소 흡착등온선 등의 기법에 의해 특성분석이 이루어졌다. 유망한 지지체인 실리카에 30 wt% 담지된 헤테로폴리산 촉매 활성 순위는 황 제거율 기준으로, $30\;H_3PW_{12}/SiO_2$ > $30\;H_3PMo_{12}/SiO_2$ > $30\;H_4SiW_{12}/SiO_2$ 순으로 나타났으며, 이는 헤테로폴리산의 고유 산세기에 기인한 것으로 판단된다. $30\;H_3PW_{12}/SiO_2$ 촉매는 반응 온도 $30^{\circ}C$, 촉매량 $0.025g\;mL^{-1}$ (cat./oil), 반응 시간 1 h의 반응조건 하에서 약 66%의 가장 높은 초기 황 제거율을 보였다. 그러나 $H_3PW_{12}/SiO_2$ 촉매의 재사용성 실험을 통해 확연하게 활성이 저하됨을 확인하였으며 이는 활성 성분인 $H_3PW_{12}$의 용출에 기인한 것으로 보인다. $H_3PW_{12}/SiO_2$ 촉매로의 세슘 양이온($Cs^+$) 도입에 의한 용해도의 변화와 함께 촉매의 안정성이 개선되었으며, $Cs^+$ 이온교환 된 촉매는 최소 5회 이상 재사용이 가능함을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제48권1호
• /
• pp.10-15
• /
• 2010

다양한 원료유로부터 바이오디젤을 효율적으로 생산할 수 있는 고체촉매 개발을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 다양한 고체촉매 중 금속산화물계 촉매와 이온교환수지 촉매가 특히 유망한 것으로 평가되고 있다. 금속 산화물계 촉매의 경우 고체 촉매의 활성을 높이기 위해 반응 활성이 높은 촉매성분과 지지체의 탐색 및 촉매 성분을 지지체에 안정적으로 담지할 수 있는 기술이 주로 연구되고 있다. 특히 금속 산화물 촉매는 열적 안정성이 우수하여 고온이 요구되는 폐유지의 전이에스테르화- 에스테르화 동시 반응 시스템에서 활용성이 높을 것으로 평가된다. 이온교환수지 촉매는 반응 온도가 제한되므로 유리지방산의 에스테르화 반응 연구에 주로 적용되고 있다. 두 가지 고체촉매 모두 상용화 공정에 적용을 위해서는 보다 많은 연구가 진행되어야 한다. 특히 고체 촉매의 재사용에 따른 활성 저하 문제 해결이 주 과제가 될 것으로 보인다.

• 청정기술
• /
• 제19권3호
• /
• pp.327-332
• /
• 2013

광학 및 형광 현미경을 이용한 실시간 촉매 모니터링 기술을 활용하여 C5 파라핀과 올레핀의 방향족화 반응 중 H-ZSM-5 촉매 표면에서 발생하는 코크 형성 과정을 시간별, 촉매 위치별로 관찰하였다. 실시간 자외-가시광 분광현미경(in-situ UV-vis microspectroscopy) 실험을 통해 반응 중 촉매 표면에서 발생하는 코킹 현상에 대한 정보를 실시간으로 얻을 수 있었으며, 그 결과, 결정의 위치와 반응물의 종류에 따라 코크 형성이 크게 달라짐을 확인하였다. 실시간 공초점형 형광현미경(in-situ confocal fluorescence microscopy) 연구에서는, 488 nm 레이저에 의해 형광을 나타내는 화학종들은 높은 분포로 결정의 중앙부분에 존재하며, 561 nm 레이저에 의해 형광을 발현하는 화학종들은 촉매 결정의 외곽으로 이동하는 것을 관찰하였다. 이러한 결과는, 코크 전구체의 크기에 따라 형광 발현 현상이 다르며, 따라서, 촉매의 위치에 따라 다른 종류의 코크 전구체가 존재한다는 것을 시사한다.

• 공업화학
• /
• 제23권1호
• /
• pp.23-27
• /
• 2012

비식용 바이오매스로부터 합성액체연료를 생산하기 위해 바이오매스 가스화와 Fisher-Tropsch (FT) 반응을 연계하는 바이오매스 액화(BTL) 공정이 개발되고 있다. 그러나 바이오매스 가스화 내에 포함되어 있는 $H_2S$, COS 및 $CO_2$는 FT 반응의 효율을 저하시키고 촉매를 피독시키는 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 합성가스 내에 포함된 산성가스들의 제거를 위해 lab-scale 메탄올 흡수탑을 제작하여 산성가스 제거 특성을 고찰하였다. 메탄올 흡수탑 내의 온도, 압력, 메탄올 사용량 및 산성가스 농도에 따른 제거 성능의 영향을 고찰하였다. 메탄올 흡수탑은 $H_2S$, COS의 제거와 동시에 이산화탄소를 효율적으로 제거하여 바이오매스 액화 공정에 효율적으로 이용할 수 있음을 확인하였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제30권5호
• /
• pp.1047-1053
• /
• 2009

The future use of hydrogen as an energy source is expected to increase on account of its environmentally friendliness. In order to enhance the production of hydrogen, Pd ions (0.01, 0.05, 0.1, and 0.5 mol%) were incorporated $TiO_2$ (Pd-$TiO_2$) and used as a photocatalyst. The UV-visible absorbance decreased with increasing level of palladium incorporation without a wavelength shift. Although all the absorption plots showed excitation characteristics, there was an asymmetric tail observed towards a higher wavelength caused by scattering. However, the intensity of the photoluminescence (PL) curves of Pd-$TiO_2$ was smaller, with the smallest case being observed at 0.1 and 0.5 mol% Pd-$TiO_2$, which was attributedto recombination between the excited electrons and holes. Based on these optical characteristics, the evolution of $H_2$ from methanol/water (1:1) photo-splitting over Pd-$TiO_2$ in the liquid system was enhanced, compared with that over pure $TiO_2$. In particular, 2.4 mL of $H_2$ gas was produced after 8 h when 0.5 g of a 1.0 mol% Pd-$TiO_2$ catalyst was used. $H_2$ was stably evolved even after 28 h without catalytic deactivation, and the amount of $H_2$ produced reached 14.5 mL after 28 h. This is in contrast to the case of the Pd 0.1 mol% impregnated $TiO_2$ of $H_2$ evolution of 17.5 mL due to the more decreasedelectron-hole recombination.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.219-226
• /
• 2014

In HI decomposition, $Pt/Al_2O_3$ has been studied by several researchers. However, after HI decomposition, it could be seen that metal dispersion of $Pt/Al_2O_3$ was greatly decreased. This reason was expected of platinum loss and sintering, which platinum was aggregated. Also, this decrease of metal dispersion caused catalytic deactivation. This study was conducted to find the condition to minimize platinum sintering and loss. In particular, heat treatment atmosphere and temperature were examined to improve the activity of HI decomposition reaction. First of all, although $Pt/Al_2O_3$ treated in hydrogen atmosphere had low platinum dispersion between 13 and 18%, it was shown to suitable platinum form that played an important role in improving HI decomposition reaction. Oxygen in the air atmosphere made $Pt/Al_2O_3$ have high platinum dispersion even 61.52% at $500^{\circ}C$. Therefore, in order to get high platinum dispersion and suitable platinum form in HI decomposition reaction, air heat treatment at $500^{\circ}C$ was needed to add before hydrogen heat treatment. In case of 5A3H, it had 51.13% platinum dispersion and improved HI decomposition reaction activity. Also, after HI decomposition reaction it had considerable platinum dispersion of 23.89%.

• 공업화학
• /
• 제10권3호
• /
• pp.407-414
• /
• 1999

능금산법으로 제조된 페롭스카이트형 산화물에서 CO에 의한 NO의 환원반응에 대한 연구를 행하였다. 촉매는 주로 Lanthanoid계 페롭스카이트를 사용하였고, 활성을 증가시키기 위해 A, B site에 Sr, Ba 및 Fe, Mn 등을 치환시켰다. $LaCoO_3$ 촉매에서 A site에 Sr을 일부 치환시키면 NO전환율이 증가하였다. 한편 B site에 Fe나 Mn을 일부 치환시키면 NO의 전환율이 증가하였으나 Fe의 치환량이 커지면 오히려 전환율이 감소하였다. 한편 $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_3 $ 촉매에 $SnO_2$나 $MnO_2$를 혼합하면 촉매활성이 증가하는 상승효과를 보였다. 반응물에 첨가된 물은 촉매활성을 감소시켰으나 촉매에 대한 물의 작용은 어느 정도 가역적이었다. 또한 반응물에 첨가된 이산화황은 NO의 전환율을 감소시켰다.