[국내논문]Cu/CeO2 촉매의 구조적 특성이 일산화탄소 저온 산화반응에 미치는 영향 연구 A Study on the Influence of the Structural Characteristics of Cu/CeO2 Catalyst on the Low-Temperature Oxidation of Carbon Monoxide원문보기
본 연구는 Cu/CeO2-X 촉매의 저온 CO산화 활성에 미치는 영향을 촉매의 구조적 특성, 반응 특성을 통해 확인하였다. 사용된 촉매는 습윤함침법으로 제조되었으며, 각기 다른 소성온도(300~600 ℃)에서 형성된 CeO2 (지지체)를 이용하여 Cu (활성금속)를 담지함으로써 Cu/CeO2-X 촉매를 제조하였다. 제조된 Cu/CeO2-X 촉매는 저온 CO 산화 활성을 평가하였다. 125 ℃에서 Cu/CeO2_300 촉매는 90% 이상의 활성을 나타냈으며, CeO2의 소성온도가 증가됨에 따라 활성이 점차 감소하여, Cu/CeO2_600 촉매는 65%를 나타냈다. 다음으로 촉매의 물리/화학적 특성을 Raman, BET, XRD, H2-TPR, XPS 분석으로 확인하였다. XPS 분석 결과, CeO2-X의 소성온도가 낮을 수록 불안정한 Ce3+ 종(비 화학양론 종) 비율이 증가하였다. 증가된 Ce3+종은 Cu와 결합함으로 써 치환결합을 형성하였으며 Raman 분석의 CeO2 peak 변화와 H2-TPR 분석의 치환결합 구조의 환원 peak를 통해 확인하였다. 결과적으로 Cu와 CeO2의 치환 결합 형성은 촉매의 redox 특성 및 저온 CO 산화 활성을 증진시켰다고 판단된다.
본 연구는 Cu/CeO2-X 촉매의 저온 CO 산화 활성에 미치는 영향을 촉매의 구조적 특성, 반응 특성을 통해 확인하였다. 사용된 촉매는 습윤 함침법으로 제조되었으며, 각기 다른 소성온도(300~600 ℃)에서 형성된 CeO2 (지지체)를 이용하여 Cu (활성금속)를 담지함으로써 Cu/CeO2-X 촉매를 제조하였다. 제조된 Cu/CeO2-X 촉매는 저온 CO 산화 활성을 평가하였다. 125 ℃에서 Cu/CeO2_300 촉매는 90% 이상의 활성을 나타냈으며, CeO2의 소성온도가 증가됨에 따라 활성이 점차 감소하여, Cu/CeO2_600 촉매는 65%를 나타냈다. 다음으로 촉매의 물리/화학적 특성을 Raman, BET, XRD, H2-TPR, XPS 분석으로 확인하였다. XPS 분석 결과, CeO2-X의 소성온도가 낮을 수록 불안정한 Ce3+ 종(비 화학양론 종) 비율이 증가하였다. 증가된 Ce3+종은 Cu와 결합함으로 써 치환결합을 형성하였으며 Raman 분석의 CeO2 peak 변화와 H2-TPR 분석의 치환결합 구조의 환원 peak를 통해 확인하였다. 결과적으로 Cu와 CeO2의 치환 결합 형성은 촉매의 redox 특성 및 저온 CO 산화 활성을 증진시켰다고 판단된다.
This study confirmed the effect of the Cu/CeO2-X catalyst on the CO oxidation activity at low temperature through the catalyst's structure and reaction characteristics. The catalyst was prepared by the wet impregnation method. Cu/CeO2_X catalysts were manufactured by loading Cu (active metal) using ...
This study confirmed the effect of the Cu/CeO2-X catalyst on the CO oxidation activity at low temperature through the catalyst's structure and reaction characteristics. The catalyst was prepared by the wet impregnation method. Cu/CeO2_X catalysts were manufactured by loading Cu (active metal) using CeO2 (support) formed at different calcination temperatures (300-600 ℃). Manufactured Cu/CeO2_X catalysts were evaluated for the low-temperature activity of carbon monoxide. The Cu/CeO2_300 catalyst showed an activity of 90% at 125 ℃, but the activity gradually decreased as the calcination temperature of the CeO2-X and Cu/CeO2_600 catalysts showed an activity of 65% at 125 ℃. Raman, XRD, H2-TPR, and XPS analysis confirmed the physicochemical properties of the catalysts. Based on the XPS analysis, the lower the calcination temperature of the CeO2 was, the higher the unstable Ce3+ species (non-stoichiometric species) ratio became. The increased Ce3+ species formed a solid solution bond between Cu and CeO2-X, and it was confirmed by the change of the CeO2 peak in Raman analysis and the reduction peak of the solid solution structure in H2-TPR analysis. According to the result, the formation of the solid solution bond between Cu and Ce has been enhanced by the redox properties of the catalysts and by CO oxidation activity at low temperatures.
This study confirmed the effect of the Cu/CeO2-X catalyst on the CO oxidation activity at low temperature through the catalyst's structure and reaction characteristics. The catalyst was prepared by the wet impregnation method. Cu/CeO2_X catalysts were manufactured by loading Cu (active metal) using CeO2 (support) formed at different calcination temperatures (300-600 ℃). Manufactured Cu/CeO2_X catalysts were evaluated for the low-temperature activity of carbon monoxide. The Cu/CeO2_300 catalyst showed an activity of 90% at 125 ℃, but the activity gradually decreased as the calcination temperature of the CeO2-X and Cu/CeO2_600 catalysts showed an activity of 65% at 125 ℃. Raman, XRD, H2-TPR, and XPS analysis confirmed the physicochemical properties of the catalysts. Based on the XPS analysis, the lower the calcination temperature of the CeO2 was, the higher the unstable Ce3+ species (non-stoichiometric species) ratio became. The increased Ce3+ species formed a solid solution bond between Cu and CeO2-X, and it was confirmed by the change of the CeO2 peak in Raman analysis and the reduction peak of the solid solution structure in H2-TPR analysis. According to the result, the formation of the solid solution bond between Cu and Ce has been enhanced by the redox properties of the catalysts and by CO oxidation activity at low temperatures.
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문제 정의
또한 제조된 모든 촉매는 100 ℃에서 25% 이하의 전환율을 나타내었으며, 300 ℃에서 CeO2를 제조하여 Cu를 담지한 Cu/CeO2_300 촉매에서 가장 우수한 활성을 나타내었다. 따라서 Cerium nitrate hexahydrate의 소성온도에 따라 제조되는 CeO2의 조건이 다를 때, 촉매의 활성차이의 원인을 확인하기 위하여 다음절에서 CeO2_X와 Cu/CeO2_X 촉매의 물리/화학적 특성 분석을 수행함으로써 저온 CO 산화 활성인자에 관한 연구를 진행하였다.
서론에서 언급된 연구 뿐만 아니라 많은 문헌들에서는 전이금속 계 촉매에서 Cu와 Ce의 치환결합의 형성에 따른 반응활성 증진을 언급을 하고 있다[1-12]. 따라서 본 연구에서도 Ce 전구체를 이용한 CeO2의 제조조건을 달리하였으며, Cu를 담지한 후 저온 CO 산화 활성을 비교하고 Cu와 Ce의 구조적 특성과 redox 특성을 확인함으로써 반응특성에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하였다.
따라서 본 절에서는 Cu와 CeO2의 치환결합이라는 구조적 특성이 촉매의 반응 특성에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 이에 대한 특성 분석으로써 촉매의 redox 특성 확인을 위한 H2-TPR 분석을 수행하였으며, CeO2_X의 결과를 Figure 4(a), Cu/CeO2_X의 결과를 Figure 4(b)에 나타내었다.
본 연구에서는 CeO2를 각기 다른 소성온도에서 제조하고 습윤 함침법을 이용하여 Cu를 담지하여 제조된 Cu/CeO2 촉매의 구조적 특성이 CO 산화 반응특성에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 제조되는 CeO2의 소성온도가 높아짐에 따라 Cu와 결합할 수 있는 CeO2가 안정적인 형태로 존재하여 치환 결합 형성이 억제되고 Cu 결정형 상태로 존재하게 되어 반응 활성이 감소됨을 확인하였다.
제안 방법
이후 10 vol.% H2/Ar balance 가스를 50 cc min-1으로 지속적인 공급을 하면서 10 ℃ min-1의 속도로 700 ℃까지 승온하며 TCD (Thermal conductivity Detector)로 소모된 H2의 농도를 확인하였다. 분석기는 2920 Autochem (Micromeritics)을 사용하였다.
XPS 분석은 Thermo사의 Alpha-K을 사용하였으며, 본 연구에 사용된 촉매는 전도성이 없으므로 전자부족 현상을 상쇄시키기 위한 방법으로 Dual source로서 Al Kα monochlomatic (1486.6 eV)를 사용하였다. 촉매를 약 100 ℃의 온도에서 24 h 건조하여 포함되어 있는 수분을 완전히 제거한 후 XPS 기기의 진공도를 10-6 Pa로 유지하기 위하여 표면 sputtering 및 etching 을 하지 않고 분석하였다.
다음으로 많은 산화촉매의 문헌들에서 언급되고 있는 산소 특성에 대한 분석으로 XPS 분석을 수행하였으며 CeO2의 O1s및 Ce 3d에 대한 결과를 Figure 5 및 Table 2, Cu/CeO2의 결과를 Figure 6 및 Table 3에 나타내었다.
[1]에 따르면, Cu와 Ce의 치환결합을 형성은 Raman 분석과 같은 구조적 특성분석을 통해 확인할 수 있다고 언급하고 있다. 따라서 본 절에서는 Cerium nitrate hexahydrate 로 부터 각기 다른 소성온도(300~600 ℃)에서 제조되는 CeO2_X 의 구조적 특성이 Cu와 결합을 형성할 때, 물리적 특성 변화를 확인하였으며 비표면적에 대한 BET 분석을 Table 1, 구조적 특성에 대한 XRD 분석을 Figure 2, Raman 분석을 Figure 3에 나타내었다.
)를 사용하여 유량을 조절하였다. 또한, 수분공급은 N2가 bubbler를 통하여 수분을 함유하여 반응기에 주입되도록 하였으며, 공급되는 양을 일정하게 하기 위하여 이중 jacket 형태의 bubbler 외부에 circulator를 이용하여 일정 온도의 물을 순환시켰다. 가스공급관은 전체에 걸쳐 sus 관으로 하였으며, 반응가스 중의 수분이 응축되지 않기 위하여 heating band를 감아 180 ℃로 일정하게 유지하였다.
가스공급관은 전체에 걸쳐 sus 관으로 하였으며, 반응가스 중의 수분이 응축되지 않기 위하여 heating band를 감아 180 ℃로 일정하게 유지하였다. 반응기는 연속 흐름형 고정층 반응장치로서 내경 10 mm, 외경 12 mm, 높이 600 mm인 석영관에서 실험을 실시하였다. 촉매층을 고정하기 위해 quartz wool을 사용하였다.
그리고 반응가스 분석부분으로 구성하였다. 반응기에 공급되는 가스는 CO, N2, O2의 각 bomb로부터 MFC (Mass Flow Controller, MKS Co.)를 사용하여 유량을 조절하였다. 또한, 수분공급은 N2가 bubbler를 통하여 수분을 함유하여 반응기에 주입되도록 하였으며, 공급되는 양을 일정하게 하기 위하여 이중 jacket 형태의 bubbler 외부에 circulator를 이용하여 일정 온도의 물을 순환시켰다.
촉매층을 고정하기 위해 quartz wool을 사용하였다. 반응기의 온도는 고정층 상부에 장착된 K-type의 열전대를 이용하여 PID 온도제어기로 조절하였으며 가스 유입부분의 온도를 측정하기 위하여 촉매 층 상부에 열전대를 설치하여 촉매층 온도를 측정하였다. 반응물과 생성물의 농도를 측정하기 위하여 CO, CO2 가스는비분산 적외선 가스분석기(ZKJ-2, FUJI Electronic co.
본 연구에서 수행한 일산화탄소 산화 실험은 고정층 반응기를 사용하였으며, 실험 장치는 크게 가스주입부분, 반응기 부분, 그리고 반응가스 분석부분으로 구성하였다. 반응기에 공급되는 가스는 CO, N2, O2의 각 bomb로부터 MFC (Mass Flow Controller, MKS Co.
02 m-1로 하여 분석하였다. 분석한 촉매는 내경 1 mm 의 tube에 충진한 후에 air 분위기에서 350 ℃까지 승온하여(10 ℃ min-1) 30 min간 유지하여 전처리한 후에 분석을 수행하였다.
촉매를 약 100 ℃의 온도에서 24 h 건조하여 포함되어 있는 수분을 완전히 제거한 후 XPS 기기의 진공도를 10-6 Pa로 유지하기 위하여 표면 sputtering 및 etching 을 하지 않고 분석하였다. 시료 내에 존재하는 원소는 wide scanning spectrum으로 분석하여 binding energy와 intensity를 확인하였다.
실험의 경우, 0.225 cc의 촉매가 반응기에 충진 되었을 때 압력손실의 영향을 피하기 위하여 제조된 촉매는 40~50 mesh 크기로 sieving하여 얻었으며, 촉매의 불순물 및 잔여수분을 제거하고 촉매의 산화 상태를 균일하게 유지하기 위하여 산소를 포함하는 N2 분위기상에서 300 ℃의 온도로 30 min 간 전처리를 하였다. 전처리 후 촉매층에 총 유량 600 cc min-1의 속도로 반응 가스(CO 0.
225 cc의 촉매가 반응기에 충진 되었을 때 압력손실의 영향을 피하기 위하여 제조된 촉매는 40~50 mesh 크기로 sieving하여 얻었으며, 촉매의 불순물 및 잔여수분을 제거하고 촉매의 산화 상태를 균일하게 유지하기 위하여 산소를 포함하는 N2 분위기상에서 300 ℃의 온도로 30 min 간 전처리를 하였다. 전처리 후 촉매층에 총 유량 600 cc min-1의 속도로 반응 가스(CO 0.1 vol.%, O2 8.0 vol.%, H2O 6 vol.%)를 통과시키면서 아래와 같은 반응식을 통해 일산화탄소 전환율을 계산하였다.
6 eV)를 사용하였다. 촉매를 약 100 ℃의 온도에서 24 h 건조하여 포함되어 있는 수분을 완전히 제거한 후 XPS 기기의 진공도를 10-6 Pa로 유지하기 위하여 표면 sputtering 및 etching 을 하지 않고 분석하였다. 시료 내에 존재하는 원소는 wide scanning spectrum으로 분석하여 binding energy와 intensity를 확인하였다.
촉매의 REDOX 능력의 평가 및 촉매 산화상태를 확인하기 위하여 H2-TPR분석을 수행하였다. 100 µm 이하로 분쇄된 촉매 0.
촉매의 결정구조를 관찰하기 위해 XRD 분석을 수행하였다. XRD patterne Panalytical Co.
대상 데이터
의 LabRAM HR UV/Vis/NIR 모델을 사용하였다. Detector 는 multichannel thermal electriccooled (-70 ℃) CCD를 사용하였으며, laser source는 He-Ne laser (Red 633 nm)를 사용하였으며, laser power는 300 mW이고, scan 회수는 100으로 사용하였다. Raman shift range는 700~1200 cm-1이며, resolutione 0.
의 X’pert PRO MPD에 의해 분석되었다. Radiation source로는 Cu Kα(λ= 0.1506 nm)가 사용되었다. 주사속도는 2θ=10~90°의 범위에서 6° min-1로 하여 측정하였다.
% H2/Ar balance 가스를 50 cc min-1으로 지속적인 공급을 하면서 10 ℃ min-1의 속도로 700 ℃까지 승온하며 TCD (Thermal conductivity Detector)로 소모된 H2의 농도를 확인하였다. 분석기는 2920 Autochem (Micromeritics)을 사용하였다.
반응기는 연속 흐름형 고정층 반응장치로서 내경 10 mm, 외경 12 mm, 높이 600 mm인 석영관에서 실험을 실시하였다. 촉매층을 고정하기 위해 quartz wool을 사용하였다. 반응기의 온도는 고정층 상부에 장착된 K-type의 열전대를 이용하여 PID 온도제어기로 조절하였으며 가스 유입부분의 온도를 측정하기 위하여 촉매 층 상부에 열전대를 설치하여 촉매층 온도를 측정하였다.
촉매의 구조적인 특징을 분석하기 위해 Raman spectroscopy 분석을 수행하였다. Raman spectra는 HORIBA JOBIN YVON Co.
이론/모형
본 연구는 Cu와 CeO2를 사용하였으며, 습윤 함침법(wet impregnation method)을 이용하여 촉매를 제조하였다. 활성 금속으로 사용된 Cu는 copper(Ⅲ) nitrate trihydrate (Sigma Aldrich Co.
Co.의 ASAP 2010C를 사용하였으며 BET (Brunauer-Emmett-Teller) 식을 이용하여 비표면적을 구하였으며, pore size distributione Kelvin식을 통해 유체의 meniscus의 평균반경과 상대압력에서의 흡착 층의 두께를 이용하여 세공의 크기를 계산하는 방법인 BJH (Barrett-Joyer-Hanlenda)법에 의하여 계산하였다. 이때 각각의 시료는 300 ℃에서 2 h 동안 진공상태로 가스를 제거 한 후 분석하였다.
Raman spectra는 HORIBA JOBIN YVON Co.의 LabRAM HR UV/Vis/NIR 모델을 사용하였다. Detector 는 multichannel thermal electriccooled (-70 ℃) CCD를 사용하였으며, laser source는 He-Ne laser (Red 633 nm)를 사용하였으며, laser power는 300 mW이고, scan 회수는 100으로 사용하였다.
성능/효과
Raman 분석 결과, Figure 3(a)의 CeO2의 경우 wavenumber 451 cm-1의 CeO2 peak[8]의 변화는 확인할 수 없었지만, 소성 온도가 증가됨에 따라 결정성이 증가되는 것을 확인하였다. Figure 3(b)의 Cu/CeO2_X 경우, CeO2_X의 소성온도 증가되어도 결정성의 변화는 미미하였지만, 소성온도가 300 ℃ 일 때, CeO2 peak가 441 cm-1로써 낮은 peak 방향으로 이동됨을 확인하였다.
14 m2 g-1, 69.39 m2 g-1 로 점차 감소되었으며, Figure 2(b)에의 Cu/CeO2_X도 동일한 경향으로 CeO2_X의 소성온도가 증가됨에 따라 91.11 m2 g-1, 76.58 m2 g-1, 69.21 m2 g-1, 41.99 m2 g-1로 감소되었다. 앞선 결과는 Cerium nitrate hexahydrate의 소성온도가 증가됨에 따라 Ce와 O 원자 간의 안전한 산화물 형태로 결합하게 되면서 나타나는 결과라고 판단되며 CeO2_X에 Cu를 담지 할 때도 동일한 결과를 나타내었다.
3(b)의 Cu/CeO2_X 경우, CeO2_X의 소성온도 증가되어도 결정성의 변화는 미미하였지만, 소성온도가 300 ℃ 일 때, CeO2 peak가 441 cm-1로써 낮은 peak 방향으로 이동됨을 확인하였다. 반면 400 ℃부터 600 ℃까지 온도가 증가됨에 따라 443 cm-1, 445 cm-1, 446 cm-1로써 다시 CeO2 고유 peak 방향으로 이동하는 것을 확인하였다.
CeO2_X의 H2-TPR 분석 결과, 제조된 모든 CeO2_X는 다른 온도영역에서 3가지 환원 peak가 확인되었으며, 315~340 ℃에서 불안정한 결합구조인 CeO2에 의한 환원 peak, 355~ 382 ℃에서 CeO2의 표면 산조 종에 의한 환원 peak, 503~ 525 ℃에서 CeO2의 격자 산소 종에 의한 환원 peak가 확인되었다[1].
다음으로 Cu/CeO2_X의 O1s는 CeO2와 동일한 경향으로 소성 온도가 증가됨에 따라 Oα가 감소되고 Oβ가 증가되었으며, 활성이 가장 우수하였던 Cu/CeO2_300 촉매에서 치환결합을 가장 많이 형성함으로써 Ce의 격자산소가 치환되고 표면산소 종이 증가됨으로써 Oα 및 Ce3+종이 가장 존재함을 확인하였다. 마지막으로 Cu 2p의 경우, Cu+, Cu2+에 대해 분석하였으며 소성 온도가 증가됨에 따라 Cu+가 감소되고 Cu2+가 증가됨을 확인하였다[1, 2, 12].
다음으로 XRD 분석결과, 모든 CeO2_X는 28.4°, 33.0°, 47.4°, 56.4°, 59.1°, 69.6°, 76.7°, 79.4°, 88.9°에서 CeO2의 결정 peak[4] 가 확인되었다. Cu/CeO2_X의 경우, 모든 촉매에서 CeO2_X와동일한 결정 peak를 확인할 수 있었으며, Cu/CeO2_600 촉매만이 35.
Cu/CeO2_300 촉매의 경우, 가장 우수한 저온 활성을 나타내었으며, Ce 전구체를 300 ℃에서 소성함으로써 결합에 유리한 비 화학양론 종인 Ce3+ 종이 많은 비중을 차지하였다. 따라서 Cu와의 치환결합이 형성이 가장 유리한 형태에서 CeO2의 격자산소가 Cu와 치환됨에 따라 산소빈자리 및 표면흡착산소 종이 증가되고 이로 인한 촉매의 redox 특성이 증진됨에 따라 CO 산화 활성이 가장 우수하였다고 판단된다.
반면, 125 ℃에서는 Cu/CeO2_300 촉매만이 91% 이상의 전환율을 나타내었으며, 제조되는 CeO2의 소성온도가 높아짐에 따라 각각 83%, 78%, 63%로 감소되는 것을 확인하였다. 또한 제조된 모든 촉매는 100 ℃에서 25% 이하의 전환율을 나타내었으며, 300 ℃에서 CeO2를 제조하여 Cu를 담지한 Cu/CeO2_300 촉매에서 가장 우수한 활성을 나타내었다. 따라서 Cerium nitrate hexahydrate의 소성온도에 따라 제조되는 CeO2의 조건이 다를 때, 촉매의 활성차이의 원인을 확인하기 위하여 다음절에서 CeO2_X와 Cu/CeO2_X 촉매의 물리/화학적 특성 분석을 수행함으로써 저온 CO 산화 활성인자에 관한 연구를 진행하였다.
Cu/CeO2_300 촉매는 타촉매 대비 상대적인 수소 소모 비율이 가장 높았으며, 치환결합에 의한 환원 peak가 가장 낮은 온도에서 발생하였다. 또한 추가적인 Cu/CeO2 환원 peak가 확인됨에 따라 촉매의 산소 이용 능력이 타촉매 대비 우수함을 확인하였으며 이에 따라 가장 우수한 CO 산화 활성을 나타냈다고 판단된다.
확인하였다. 마지막으로 Cu 2p의 경우, Cu+, Cu2+에 대해 분석하였으며 소성 온도가 증가됨에 따라 Cu+가 감소되고 Cu2+가 증가됨을 확인하였다[1, 2, 12].
Figure 3(b)의 Cu/CeO2_X 경우, CeO2_X의 소성온도 증가되어도 결정성의 변화는 미미하였지만, 소성온도가 300 ℃ 일 때, CeO2 peak가 441 cm-1로써 낮은 peak 방향으로 이동됨을 확인하였다. 반면 400 ℃부터 600 ℃까지 온도가 증가됨에 따라 443 cm-1, 445 cm-1, 446 cm-1로써 다시 CeO2 고유 peak 방향으로 이동하는 것을 확인하였다. 따라서 Raman 분석에서의 CeO2 peak가 낮은 peak 방향으로 이동은 Cu와 Ce의 치환결합 때문이며, CeO2를 300 ℃에서 소성할 때 치환결합 형성이 가장 우수하다고 판단된다[1, 3].
실험 결과, 모든 촉매에서 150~300 ℃의 온도범위에서 100%의 CO 전환율을 확인하였다. 반면, 125 ℃에서는 Cu/CeO2_300 촉매만이 91% 이상의 전환율을 나타내었으며, 제조되는 CeO2의 소성온도가 높아짐에 따라 각각 83%, 78%, 63%로 감소되는 것을 확인하였다. 또한 제조된 모든 촉매는 100 ℃에서 25% 이하의 전환율을 나타내었으며, 300 ℃에서 CeO2를 제조하여 Cu를 담지한 Cu/CeO2_300 촉매에서 가장 우수한 활성을 나타내었다.
%로 고정하여 담지한 후 최종 촉매를 제조하였으며, CO 산화 반응 활성을 Figure 1에 나타내었다. 실험 결과, 모든 촉매에서 150~300 ℃의 온도범위에서 100%의 CO 전환율을 확인하였다. 반면, 125 ℃에서는 Cu/CeO2_300 촉매만이 91% 이상의 전환율을 나타내었으며, 제조되는 CeO2의 소성온도가 높아짐에 따라 각각 83%, 78%, 63%로 감소되는 것을 확인하였다.
앞서 수행한 촉매의 물리적 특성 분석을 통하여, Cu와 Ce의 치환결합 형성 가장 많을 때, 반응 활성이 우수함을 확인하였다. 따라서 본 절에서는 Cu와 CeO2의 치환결합이라는 구조적 특성이 촉매의 반응 특성에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다.
수행하였다. 제조되는 CeO2의 소성온도가 높아짐에 따라 Cu와 결합할 수 있는 CeO2가 안정적인 형태로 존재하여 치환 결합 형성이 억제되고 Cu 결정형 상태로 존재하게 되어 반응 활성이 감소됨을 확인하였다. Cu/CeO2_300 촉매의 경우, 가장 우수한 저온 활성을 나타내었으며, Ce 전구체를 300 ℃에서 소성함으로써 결합에 유리한 비 화학양론 종인 Ce3+ 종이 많은 비중을 차지하였다.
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