보고서 정보
주관연구기관 |
동양에코 (주) |
연구책임자 |
김여수
|
참여연구자 |
진길근
,
박종연
,
김기영
,
신범석
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2011-02 |
과제시작연도 |
2010 |
주관부처 |
환경부 |
사업 관리 기관 |
한국환경산업기술원 |
등록번호 |
TRKO201200001854 |
과제고유번호 |
1485008358 |
DB 구축일자 |
2013-05-20
|
초록
▼
본 연구는 기능성 나노포러스 물질을 개발하여 non-$CO_2$ 온실가스 제어에 적용 가능한 기술을 확보하는 것이 최종목표이다. 이를 위해 촉매의 지지체가 되는 메조포러스 실리카를 합성하였고, 이로부터 촉매와 나노포러스 탄소 흡착제를 제조할 수 있는 원천기술을 개발하였다.
본 연구를 통해 개발한 포러스 물질은 X-MS(X 전이금속을 담지한 메조포러스 실리카 촉매), MC(메조포러스 탄소 흡착제), MCK(기존 메조포러스 탄소 흡착제 제고공정을 개선하여 개발한 탄소 흡착제)이다. 표면특성분석을 위해 XRD(X
본 연구는 기능성 나노포러스 물질을 개발하여 non-$CO_2$ 온실가스 제어에 적용 가능한 기술을 확보하는 것이 최종목표이다. 이를 위해 촉매의 지지체가 되는 메조포러스 실리카를 합성하였고, 이로부터 촉매와 나노포러스 탄소 흡착제를 제조할 수 있는 원천기술을 개발하였다.
본 연구를 통해 개발한 포러스 물질은 X-MS(X 전이금속을 담지한 메조포러스 실리카 촉매), MC(메조포러스 탄소 흡착제), MCK(기존 메조포러스 탄소 흡착제 제고공정을 개선하여 개발한 탄소 흡착제)이다. 표면특성분석을 위해 XRD(X-선 회절분석), XRF(X-선 형광분석법), $N_2$ 흡탈착분석, SEM(주사 전자현미경), TEM(투과 전자현미경), 열분석(TGA, DTA, DSC), XPS(X-선 분광분석) 등을 실시하였고, 분석결과 촉매지지체인 메조포러스 실리카는 비표면적이 약 1,000 $m^2/g$의 기공크기가 일정하고, 미세공에 호리병모양의 구조를 가지는 것으로 확인하였으며, 금속 촉매의 담지도 잘 이루어졌음을 확인하였다. 나노포러스 탄소흡착제의 경우 2,000 $m^2/g$ 전후의 비표면적을 가지고, 균일한 기공크기와 배열을 유지하고 있는 것으로 확인하였다. 촉매의 $N_2O$ 분해 성능은 350${^{\circ}C}$에서 80%이상의 제거율을 보여 단일 금속촉매를 사용한 타 연구에 비해 더 뛰어난 성능을 보여주었으며, 흡착제에 의한 $CH_4, CF_4, SF_6$ 흡착 결과 우수한 흡착능을 보였다. 특히 기존의 연구에서 $CH_4$ 이외의 non-$CO_2$ 온실가스의 흡착에 대한 연구가 전무하기 때문에 본 연구는 온실가스를 흡착에 의한 제어로 접근했다는데 있어서도 중요한 의미가 있다.
Abstract
▼
The final goal of this project is to develop a nano-porous material and thus to obtain the technology which can be used in controlling non-CO2 green house gas. For this, the meso-porous silica, a frame of the catalyst, was synthesized, and then the catalyst as well as the nano-porous carbon adsorben
The final goal of this project is to develop a nano-porous material and thus to obtain the technology which can be used in controlling non-CO2 green house gas. For this, the meso-porous silica, a frame of the catalyst, was synthesized, and then the catalyst as well as the nano-porous carbon adsorbent was successfully manufactured.
Several porous materials developed in this project are X-MS (Meso-porous Silica catalyst intercalated with X transition metal), MC(Meso-porous Carbon adsorbent), and MCK(newly developed Meso-porous Carbon). Various analytical instruments were used to characterize the surface properties; XRD, XRF, $N_2$ adsorption/desorption analysis, SEM, TEM, TGA, XPS, etc. Analytical results showed that the meso-porous silica, a frame of the catalyst, carried the surface area as high as 1000 $m^2/g$ with consistent size of the pore. The structure of the pore was a shape of gourd bottle. The intercalation of various metals in the catalyst was confirmed. The surface area of the nano-porous carbon adsorbent were about 2000 $m^2/g$. Consistent pore size and its array were also confirmed. Decomposition of $N_2O$ by the catalyst was over 80% at 350${^{\circ}C}$ and the removal percentage was even higher when the catalyst was intercalated with various metals. The adsorbent developed in this study showed high adsorption capacity in adsorbing $CH_4, CF_4, SF_6$. The adsorption characteristics of various non-$CO_2$ green house gases other than $CH_4$ were not reported. The importance of this study is that efforts were made to manage above gases with the adsorption process.
목차 Contents
- 제출문 ... 1
- 보고서 초록 ... 3
- 기능성 나노포러스 물질을 이용한 non-CO2 온실가스 제어기술 개발 ... 5
- Development of reduction technology on non-CO2 greenhouse gas by using multi-functional nanoporous materials ... 7
- 목차 ... 9
- 표 차례 ... 11
- 그림 차례 ... 13
- 제1장 서론 ... 17
- 제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 17
- 1. 연구의 배경 ... 17
- 2. 연구의 필요성 및 중요성 ... 21
- 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 24
- 1. 관련기술에 대한 문헌조사 ... 24
- 2. 국외 기술 현황 ... 36
- 3. 국내 기술 현황 ... 37
- 제3절 연구개발대상 기술의 차별성 ... 38
- 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 41
- 제1절 연구의 최종목표 ... 41
- 제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 42
- 1. 연도별 연구개발의 목표 ... 42
- 2. 연도별 평가방법 ... 43
- 제3절 연도별 추진체계 ... 44
- 1. 연구추진 방법 ... 44
- 2. 연도별 추진체계 ... 45
- 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 47
- 제1절 연구개발 결과 ... 47
- 1. 메조포러스 실리카 촉매의 개발 ... 47
- 2. 나노포러스 탄소흡착제의 개발 ... 67
- 3. Non-CO2 온실가스 제어 ... 96
- 제2절 연구개발 결과 요약 ... 137
- 1. MS의 표면특성분석결과 ... 137
- 2. MC 및 MCK의 표면특성분석결과 ... 138
- 3. 촉매에 의한 N2O 제거 실험결과 ... 139
- 4. 흡착에 의한 Non-CO2 제거 실험결과 ... 140
- 제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 142
- 제4절 연도별 연구성과(논문·특허 등) ... 144
- 1. 논문게재 성과 ... 144
- 2. 학술회의발표 성과 ... 144
- 3. 특허 성과 ... 145
- 4. 전문인력양성 및 취업지원 ... 145
- 제5절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 145
- 제6절 연구개발 결과의 활용계획 ... 146
- 1. 기술적 측면 ... 146
- 2. 환경적 측면 ... 146
- 3. 경제적·산업적 측면 ... 147
- 4. 일자리창출 측면 ... 147
- 제4장 참고문헌 ... 149
- 부록 ... 151
- 1. 메조포러스 실리카 촉매 ... 151
- 2. 나노포러스 탄소 흡착제 ... 154
- 3. 온실가스 제거 실험데이타 ... 158
- 4. 공개세미나 개최결과 ... 168
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