• 공업화학
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• 제3권2호
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• pp.256-265
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• 1992

NaCl(30wt%)/ZnO(60wt%)/${\alpha}-Al_2O_3$ 촉매상에서 메탄의 oxidative coupling 반응의 속도식을 연구하여 활성 산소종에 관하여 고찰하였다. 반응온도 $650^{\circ}C$에서 $750^{\circ}C$까지 메탄의 전화율 10%미만의 범위에서 메탄과 산소의 분압을 변화시켜 가면서 메탄의 전환속도를 측정하여 속도식을 검증하였다. 제안된 메틸라디칼의 생성반응은 Langmuir-Hinshelwood형 반응기구를 따른다. 촉매표면의 서로 다른 활성점에 흡착된 메탄분자와 산소분자가 반응하여 메틸라디칼이 생성되는 반응이 속도결정단계이며, 이때 활성화 에너지는 약 39kcal/mol이었다. 메탄의 C-H 결합의 해리에 관여하는 산소종은 표면상의 이원자 산소인 $O{_2}{^{2-}}$나 $O_2{^-}$로 제시할 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제13권1호
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• pp.67-74
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• 1996

This study was conducted to find a catalyst system which has high conversion and selectivity for the oxidative coupling of methane to produce ethane and ethylene. Various catalysts were tested in a fixed bed reactor ar $750^{\circ}C$, 1 atm, and the feed ratio($CH_4/O_2$) of 2/1. Under the reaction condition, 10wt%$PbSO_4/MgO$ catalyst showed the highest catalytic activity : methane conversion, $C_2$ selectivity and yield were 50, 40 and 20%, respectively. Catalysts containing sulfate compounds, 10wt%$PbSO_4/MgO$, 10wt%$MgSO_4/MgO$ and $Na_2SO_4/MgO$ revealed a moderate methane conversions such as 38, 50 and 50%, respectively and low $C_2$ selectivities such as 18, 5 and 9%, respectively. Catalysts containing carbonate compounds, 10wt%$PbCO_3/MgO$, 10wt%$Li_2CO_3/MgO$ and $NaCO_3/MgO$, also showed a moderate methane conversions such as 64, 44 and 51%, respectively and low $C_2$ selectivities such as 5, 6 and 2%, respectively. With the existence of chlorine and mercury, $C_2$ selectivity was decreased.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제28권6호
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• pp.1049-1052
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• 2007

• 대한화학회지
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• 제36권1호
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• pp.147-156
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• 1992

${\alpha}-{\beta}-,{\gamma}$-알루미나 및 MgO를 담체로 사용하여 담지된 납산화물 촉매를 제조하였다. 담지된 납산화물 촉매상에서 메탄의 $C^{2+}$ 탄화수소로의 전환반응은 MgO 담지촉매에서 $C^{2+}$ 선택도가 최대로 얻어졌으며, ${\gamma}$-알루미나 담지 PbO 촉매에서는 $CO_2$ 선택도가 높았다. 그리고 ${\alpha}$-알루미나 담지촉매에서는 중간정도의 활성이 얻어졌으며, ${\beta}$-알루미나 담지촉매에서는 활성이 거의 나타나지 않았다. 이러한 반응특성은 촉매의 격자산소의 활성에 크게 의존하였으며, 또한 격자 산소의 활성은 담체와 산화물간의 상호작용과 담체의 성질에 영향받았다. 특히 MgO 담지 촉매에서는 X-선 회절분석에서 여타의 담체에서보다 PbO 산화물의 (002)면의 피크 세기가 (111)면의 세기에 비해 훨씬 크게 나타난 것으로 볼 때 메탄의 Oxidative Coupling 반응에서의 표면산화물-담체 상호작용(SOSI)의 한 예로 여겨졌다.

• 공업화학
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• 제4권4호
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• pp.807-813
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• 1993

메탄의 직접 전환 기술 중 하나인 OCM(oxidative coupling of methane) 반응을 수행하였다. 사용한 금속 산화물 촉매는 Li/MgO와 Pb/MgO이었다. 온도에 따른 촉매의 반응성을 알아보기 위해 600, 700, $800^{\circ}C$에서 반응을 행하였으며, 반응물 혼합비(메탄:산소)에 따른 반응성, 전환율 및 선택도를 알아보기 위해 $700^{\circ}C$에서 혼합비를 2:1 및 1:1로 하여 실험을 하였다. 그 결과 7wt% Li/MgO 촉매의 경우 반응온도 $700^{\circ}C$이고 혼합비가 2:1일 때 메탄의 전환율과 $C_2$화합물의 선택도가 각각 20%, 65% 정도로서 우수한 반응성을 보임을 알 수 있었다. 7wt% Li/MgO 촉매의 경우 $700^{\circ}C$에서 혼합비가 1:1일 때 메탄의 전환율은 30%로 증가했으나 $C_2$화합물의 선택도는 45%로 감소하였다. Pb/MgO 촉매는 Li/MgO 보다 낮은 선택도를(25%) 나타내었다.

• 공업화학
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• 제5권4호
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• pp.580-587
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• 1994

고정층 상압 유통식 반응기에서 메탄의 전화율 10% 미만의 범위에서 $Na^+(50wt%)/MgO$ 촉매를 사용하여 반응온도 710, 730, 750, 770, $790^{\circ}C$에서 메탄과 산소의 분압을 변화시켜 가면서 메탄의 oxidative coupling반응을 수행하여 이산화탄소와 에탄의 생성속도를 구하고 curve fitting으로 속도식을 증명하였다. Langmuir-Hinshelwood, Rideal-Redox, Eley-Rideal형 반응 메카니즘 중에서 Langmuir-Hinshelwood형 반응 메카니즘이 실험 결과와 가장 잘 일치하였으며, $CH_3{\cdot}$의 생성에 관여하는 산소종은 촉매 표면의 $O_2{^-}$ 또는 $O_2{^{2-}}$으로 제시할 수 있었고, 이때의 활성화 에너지는 약 39.3kcal/mol이었다. 또한, curve fitting결과 $CO_x$을 생성하는 산소의 화학 양론계수 x는 약 1.5이었으며, 이로부터 $CH_3{\cdot}$의 일부가 표면산소에 의해서 산화반응을 거쳐 $CH_3O_2{\cdot}*$ 형성을 추측할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제15권12호
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• pp.1058-1064
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• 1994

Mn/In$_2O_3$ systems with a variety of Mn mol${\%}$ were prepared to investigate the effect of Mn-addition on the catalytic activity of Mn/In$_2O_3$ in the oxidative coupling of methane. The oxidative coupling of methane was examined on pure In$_2O_3$ and Mn/In$_2O_3$ catalysts by cofeeding gaseous methane and oxygen under atmospheric pressure between 650 and 830 $^{\circ}C$. Although pure In$_2O_3$ showed no C$_2$ selectivity, both the C$_2$ yield and the C$_2$ selectivity were increased by Mn-doping. The 5.1 mol${\%}$ Mn-doped In$_2O_3$ catalyst showed the best C$_2$ yield of 2.6${\%}$ with a selectivity of 19.1${\%}$. The electrical conductivities of pure and Mn-doped In$_2O_3$ systems were measured in the temperature range of 25 to 100 $^{\circ}C$ at PO$_2$'S of 1 ${\times}$ 10$^{-7}$ to 1 ${\times}$ 10 $^{-1}$ atm. The electrical conductivities were decreased with increasing Mn mol${\%}$ and PO$_2$, indicating the specimens to be n-type semiconductors. Electrons serve as the carriers and manganese can act as an electron acceptor in the specimens. Manganese ions doped in In$_2O_3$ inhibit the ionization of neutral interstitial indium or the transfer of lattice indium to interstitial sites and increase the formation of oxygen vacancy, giving rise to the increase of the concentration of active oxygen ion on the surface. It is suggested that the active oxygen species adsorbed on oxygen vacancies are responsible for the activation of methane.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권6호
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• pp.1368-1372
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• 2009

• Advances in Energy Research
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• 제5권1호
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• pp.13-29
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• 2017

The roles of Na, Mn, W and silica, and the synergistic effects between each metal in the $MnNa_2WO_4/SiO_2$ catalyst have been investigated for oxidative coupling of methane (OCM). The crystallisation of amorphous silica during calcination at $900^{\circ}C$ was promoted primarily by Na, but Mn and W also facilitated this process. The interaction between Na and Mn tended to increase the extent of conversion of $Mn_3O_4$ to $Mn_2O_3$. The formation of $Na_2WO_4$ was dependent on the order in which Na and W were introduced to the catalyst. The impregnation of W before Na resulted in the formation of $Na_2WO_4$, but this did not occur when the impregnation order was reversed. $MnWO_4$ formed in all cases where Mn and W were introduced into the silica support, regardless of the impregnation order; however, the formation of $MnWO_4$ was inhibited in the presence of Na. Of the prepared samples in which a single metal oxide was introduced to silica, only $Mn/SiO_2$ showed OCM activity with significant oxygen conversion, thus demonstrating the important role that Mn plays in promoting oxygen transfer in the reaction. The impregnation order of W and Na is critical for catalyst performance. The active site, which involves a combination of Na-Si-W-O, can be formed in situ when distorted $WO_4^{2-}$ interacts with silica during the crystallisation process facilitated by Na. This can only occur if the impregnation of W occurs before Na addition, or if the two components are introduced simultaneously.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권7호
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• pp.2457-2460
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• 2011