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금속-세라믹 Core-Shell CoAl2O4Al 구조체를 적용한 불균일계 촉매의 글리세롤 수소전환 반응특성
Glycerol Steam Reforming for Hydrogen Production on Metal-ceramic Core-shell CoAl2O4Al Composite Structures 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.21 no.1, 2015년, pp.68 - 75  

김지은 (서울시립대학교 화학공학과) ,  이두환 (서울시립대학교 화학공학과)

초록
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본 연구에서는 높은 열전도성을 갖는 금속-세라믹 core-shell 구조의 CoAl2O4@Al 복합체를 Al 금속의 수열반응을 통하여 합성하고, 이를 Rh 촉매의 담지체로 적용하여 구조적, 촉매화학적 특성을 분석하였다. Rh/CoAl2O4@Al (3 wt% Rh) 촉매는 단순침적법(incipient wetness impregnation)으로 제조하였고, 특성의 비교평가를 위하여 공침법(co-precipitation)으로 합성한 CoAl2O4를 담지체로 하여 Rh/CoAl2O4 (3 wt% Rh) 촉매를 단순침적법으로 제조하였다. 이들 촉매들은 N2 흡착, XRD, 전자 주사현미경, temperature programmed reduction (TPR), CO 화학흡착 분석을 통해서 그 특성을 분석하였고, 글리세롤 수증기 개질 반응(550 ℃)을 통한 수소전환반응에 적용하여 촉매적 특성을 평가하고 분석하였다. 글리세롤 수증기 개질반응에 대하여 Rh/CoAl2O4@Al 촉매는 Rh/CoAl2O4 촉매에 비하여 약 2.8배 높은 글리세롤 전환 turnover frequency (TOF)를 보여주었고, 이는 높은 열전도성을 갖는 금속-세라믹 복합체를 통한 원활한 반응열의 전달에 기인한 것으로 분석되었다. CoAl2O4@Al 및 CoAl2O4 담지체에서도 환원에 의하여 노출된 일부 Co 금속에 의한 촉매적 활성이 관찰되었는데, Rh/CoAl2O4@Al과 Rh/CoAl2O4 촉매에서와 마찬가지로 core-shell 구조체인 CoAl2O4@Al이 CoAl2O4 보다 높은 촉매적 활성을 보였다. 그러나, 이들 촉매는 글리세롤 개질반응에서 비교적 높은 비활성화를 보여주었고 이는 촉매표면의 탄소침적(coking)에 기인한 것으로 판명되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we investigated the structure and properties of a highly heat conductive metal-ceramic core-shell CoAl2O4@Al micro-composite for heterogeneous catalysts support. The CoAl2O4@Al was prepared by hydrothermal surface oxidation of Al metal powder, which resulted in the structure with a hi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 Al 금속분말을 재료로 하여 수열반응에 의하여 합성된 열전도성이 향상된 CoAl2O4@Al Core-Shell 구조체를 담지체로 하여 Rh/CoAl2O4@Al 촉매를 합성하고, 이를 글리세롤 수증기 개질반응에 적용하여 그 촉매화학적 특성을 연구하고 고찰하였다. 또한, 결과물의 특성비교를 위하여 공침법을 이용하여 얻은 CoAl2O4를 CoAl2O4@Al와 동일한 온도에서 소성한 후 Rh/CoAl2O4 촉매를 합성하고 글리세롤 수증기 개질반응에 적용하여 결과를 고찰하였다.
  • 본 연구에서는 수열합성으로 얻어진 열전도성이 향상된 금속-세라믹 core-shell CoAl2O4@Al 구조체와 공침법으로 합성 하여 얻은 CoAl2O4에 각각 3 wt%의 Rh을 담지하여 Rh/CoAl2O4@Al과 Rh/CoAl2O4 촉매를 합성하고, 이들의 구조적인 특성과 글리세롤 수증기 개질 반응에 대한 촉매화학적 특성을 연구하였다. 담지체로 적용된 CoAl2O4@Al와 CoAl2O4 에는 550℃의 비교적 낮은 소성온도로 기인하여 미량의 CoOx가 포함 되어 있었으나, 800 ℃의 소성온도에서는 CoAl2O4의 결정성 향상과 더불어 미반응된 CoOx의 양이 현저히 줄어드는 것을 확인하였다.
  • 본 연구에서는 수열합성으로 얻어진 열전도성이 향상된 금속-세라믹 core-shell CoAl2O4@Al 구조체와 공침법으로 합성 하여 얻은 CoAl2O4에 각각 3 wt%의 Rh을 담지하여 Rh/CoAl2O4@Al과 Rh/CoAl2O4 촉매를 합성하고, 이들의 구조적인 특성과 글리세롤 수증기 개질 반응에 대한 촉매화학적 특성을 연구하였다. 담지체로 적용된 CoAl2O4@Al와 CoAl2O4 에는 550℃의 비교적 낮은 소성온도로 기인하여 미량의 CoOx가 포함 되어 있었으나, 800 ℃의 소성온도에서는 CoAl2O4의 결정성 향상과 더불어 미반응된 CoOx의 양이 현저히 줄어드는 것을 확인하였다.
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