초록 ▼

● 계층적 기공을 갖는 입자에 흡착제를 도입하여 유동층 건식 포집 공정에서 사용 가능하도록 기계적 강도와, 포집양과 속도를 높이고자 하였음.
● 거대기공을 갖는 실리카/티타니아 입자를 에멀젼을 이용해 대량(>50g/회) 합성할 수 있는 조건 확보. 비표면적은 250㎡/g로 다소 낮으나, 기공 부피는 2.0 cm³/g 이상으로 기존의 중간기공 입자에 비해 흡착제를 더 많이 도입하여 포집량을 높일 수 있음.
● 표면에 흡착제를 부분적으로 도입한 거대기공입자의 경우 저온에서 이산화탄소 포집량이 2배 이상 증

● 계층적 기공을 갖는 입자에 흡착제를 도입하여 유동층 건식 포집 공정에서 사용 가능하도록 기계적 강도와, 포집양과 속도를 높이고자 하였음.
● 거대기공을 갖는 실리카/티타니아 입자를 에멀젼을 이용해 대량(>50g/회) 합성할 수 있는 조건 확보. 비표면적은 250㎡/g로 다소 낮으나, 기공 부피는 2.0 cm³/g 이상으로 기존의 중간기공 입자에 비해 흡착제를 더 많이 도입하여 포집량을 높일 수 있음.
● 표면에 흡착제를 부분적으로 도입한 거대기공입자의 경우 저온에서 이산화탄소 포집량이 2배 이상 증가되는 것을 확인하였음
● 실리카의 도입으로 기계적강도가 상승 하였으며, 티타니아로 인해 단위면적당 OH기의 개수가 실리카입자에 비해 두 배 이상 증가함.
● 중간기공을 갖는 실리카/티타니아 및 실리카/알루미나 입자를 합성하였음. 비표면적과 기공부피가 매우 큼. (비표면적 > 800㎡/g, 기공부피 1.7 cm³/g) 향후 고온에서 이산화탄소 포집을 위한 호스트 재료로 사용가능함.
● 실리카/티타니아 입자의 경우 리튬을 도임하여 고온에서 약 10 wt%/g 이상 포집됨을 확인하였음.

Abstract ▼

● As the host materials of CO₂ sorbent in dry CO₂ capture process based on fluidized bed reactor, hierarchical porous particles were prepared by colloidal and emulsion templating, which would enhance the rate and capacity of CO₂ capture. Also, mechanical strength co

● As the host materials of CO₂ sorbent in dry CO₂ capture process based on fluidized bed reactor, hierarchical porous particles were prepared by colloidal and emulsion templating, which would enhance the rate and capacity of CO₂ capture. Also, mechanical strength could be imporved which is critical in fluidized bed system.

● Macroporous silica-titania composite particles could be synthesized in large quantities (>50g/day) by colloidal templating process inside emulsions. Their specific surface area is around 250 m²/g, which is relatively lower than mesoporous materials. However, their average pore volume is more than 2.0 cm³/g. Therefore, more CO₂ sorbent could be loaded in our host materials rather than mesoporous particle for higher CO₂ capture capacity.

● We confirmed that macroporous particles with CO₂ sorbents could capture more than twice the amount of CO₂ compared with mesoporous particle.

● Comparing with simple titania or silica particles, we found that silica-titania composite macroporous particles showed enhanced the mechanical strength due to the silica and higher loading ability of aminosilane-based sorbents primarily because titania could produce twice more hydroxyl groups per surface area for grafting aminosilane.
● Mesoporous silica-titania or silica-alumina composite particles were preapred by surfactant templating process. we confirm that they have extremely high specific surface area by BET analysis ( > 800 ㎡/g) and their pore vol㎛e was 1.7 ㎤/g. These mesoporous particles may be used as host materials for high temperature CO₂ capture process.
● We confirmed that their CO₂ capture capacity was more than 10wt%/g after post lithiation process.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• 목 차 ... 9
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 13
• 제1절 연구개발의 목적 ... 13
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 13
• 1. 연구개발대상 기술의 경제적·산업적 중요성 및 연구개발의 필요성 ... 13
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 제1절 국내기술 동향 및 수준 ... 15
• 제2절 국외기술 동향 및 수준 ... 15
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
• 제1절 연구개발의 접근방법 ... 18
• 제2절 연구내용 및 연구 결과 ... 18
• 1. 계층적 다공성 입자 생산을 위한 회분 공정 기술 개발 ... 18
• 가. 중간기공을 갖는 금속산화물 입자의 합성 ... 19
• (1) 중간기공을 갖는 실리카 입자의 합성 ... 19
• (2) 중간기공을 갖는 실리카/티타니아 입자의 합성 ... 22
• (3) 중간기공을 갖는 실리카/알루미나 입자의 합성 ... 34
• 나. 중간기공을 갖는 금속산화물 입자의 이산화탄소 흡착실험 ... 37
• 다. 거대기공을 갖는 금속산화물 입자의 합성 ... 39
• (1) 거대기공을 갖는 티타니아 입자의 제조방법 ... 39
• (2) 거대기공을 갖는 티타니아 입자의 합성 결과 ... 40
• (가) 5wt% 폴리스티렌 입자 분산 용액을 사용 했을 경우의 거대기공을 갖는 입자의 형상변화 ... 40
• (나) 10 wt% 폴리스티렌 입자 분산용액을 사용한 경우 거대기공 입자의 형상 변화 ... 45
• (3)거대기공과 복합성분을 갖는 금속산화물 입자 ... 48
• (가) 거대기공과 복합성분을 갖는 금속산화물 입자의 제조방법 ... 48
• (나) 거대기공과 복합성분을 갖는 금속산화물 입자의 합성 ... 48
• ① 거대 기공과 실리카-티타니아의 복합성분을 갖는 입자 합성 ... 48
• ② 거대기공과 티타니아-지르코니아의 복합성분 입자 합성 ... 61
• (다) 기공의 종류에 따른 실리카 입자의 합성 및 이산화탄소 흡착실험 ... 64
• 2. 계층적 다공성 입자 생산을 위한 연속 공정 기술 개발 ... 70
• 가. 에멀젼 연속생산을 위한 연속장치 개발 ... 70
• 나. 입자의 대량상산을 위한 에멀젼 안정화 실험 ... 71
• 다. 거대기공을 갖는 실리카-티타니아 입자의 대량 합성 ... 74
• 라. 중간기공을 갖는 실리카-티타니아 입자의 대량 합성 ... 75
• 3. 분무건조법을 이용한 금속산화물 입자 합성 ... 77
• 가.　분무건조법을 이용한 중간 기공을 갖는 실리카 입자 합성 ... 78
• 나. 분무건조법을 이용한 중간-거대기공을 갖는 실리카 입자 합성 ... 80
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 85
• 제5장 연구개발 대표성과 ... 87
• 제6장 연구개발결과의 파급효과 및 활용계획 ... 90
• 제1절 합성방법에 따른 이산화탄소 흡착 ... 90
• 1. 거대기공의 형성에 따른 저온용 이산화탄소 흡착 ... 90
• 2. 에멀젼을 이용한 입자의 합성 시 아미노실란의 도입 ... 91
• 3. 중간기공을 갖는 실리카/알루미나 입자의 사용 ... 91
• 제2절 합성물이 다른 연구에 응용 ... 92
• 제7장 기타 ... 93
• 제8장 참고문헌 ... 96
• 끝페이지 ... 97