KR100281470B1 - Method for preparing hydrophobic catalyst with even pore distribution for hydrogen isotope exchange in gas phase, vapor phase and liquid phase - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기공분포가 고른 소수성 촉매 (wet-proofed catalyst)의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 모노머 (monomer)/용매의 비, 가교도 및 팽윤제/침전제의 비를 조절하여 기공분포가 고른 고분자 담체를 제조한 다음 촉매를 담지시켜 제조되는 본 발명의 소수성 촉매는 고분자 담체 내부에 형성되는 기공의 분포를 고르게 함으로써 기공에 담지되어 있는 촉매인 백금족 등의 금속의 분산을 균일하게 하여 촉매의 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 기상-증기상-액상에서의 반응속도를 높임으로써 특히 수소동위원소 교환반응의 촉매로 유용하게 사용할 수 있다.The present invention relates to a method for preparing a hydrophobic catalyst having even pore distribution, and specifically, a polymer having a uniform pore distribution by controlling a monomer / solvent ratio, a crosslinking degree, and a swelling agent / precipitant ratio. The hydrophobic catalyst of the present invention prepared by preparing a carrier and then carrying a catalyst evenly distributes pores formed in the polymer carrier to uniformly disperse the metal such as platinum group, which is a catalyst supported on the pores, thereby improving the efficiency of the catalyst. In addition to increasing the reaction rate in the gas phase-vapor phase-liquid phase it can be particularly useful as a catalyst for hydrogen isotope exchange reaction.

Description

기상-증기상-액상에서의 수소동위원소 교환반응을 위한 기공분포가 고른 소수성 촉매의 제조방법Method for preparing hydrophobic catalyst with even pore distribution for hydrogen isotope exchange in gas phase, vapor phase and liquid phase

본 발명은 기공분포가 고른 소수성 촉매 (wet-proofed catalyst)의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 모노머 (monomer)/용매의 비, 가교도 및 팽윤제/침전제의 비를 조절하여 기공분포가 고른 고분자 담체를 제조한 다음 촉매를 담지시킴으로써 특히 기상-증기상-액상에서의 수소동위원소 교환반응의 반응속도를 높일 수 있는 소수성 촉매의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a hydrophobic catalyst having even pore distribution, and specifically, a polymer having a uniform pore distribution by controlling a monomer / solvent ratio, a crosslinking degree, and a swelling agent / precipitant ratio. The present invention relates to a method for preparing a hydrophobic catalyst capable of increasing the reaction rate of a hydrogen isotope exchange reaction in a gaseous-vapor-liquid phase by preparing a carrier and then supporting the catalyst.

수소동위원소 교환용 촉매는 우레이 (H. C. Urey) 및 그로스 (A. V. Gross)에 의하여 처음으로 개발되어 1954년 미국특허 제 2,690,379호에서 제시되었다. 이들은 백금족 원소를 활성탄과 같은 불활성인 담체 위에 담지시켜 중수소를 함유하는 수소와 물 사이의 교환 반응에 의해 중수를 제조하는 방법에 대해 기술하였는데, 이 특허의 단점은 촉매가 수소와 수증기간의 수소동위원소 교환반응에 촉매작용을 하지만 촉매들이 액체상 물과 접촉하게 되면 활성도가 크게 감소한다는 것이었다.A catalyst for hydrogen isotope exchange was first developed by H. C. Urey and A. V. Gross and presented in US Pat. No. 2,690,379 in 1954. They described a method for preparing heavy water by exchanging a platinum group element on an inert carrier such as activated carbon to exchange heavy hydrogen-containing hydrogen with water, and the disadvantage of this patent is that the catalyst is hydrogen and hydrogen isotope during the steam period. It catalyzes the exchange, but the activity is greatly reduced when the catalysts come in contact with liquid water.

이러한 촉매의 성능 저하의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것이 소수성 촉매이다. 1975년 스티븐스 (W. H. Stevens)는 미국특허 제 3,888,974호에서 처음으로 소수성 촉매를 제시하였는데, 그는 백금 담지 촉매에 불소화 올레핀 수지, 실리콘 수지 등의 유기 소수성 수지막을 코팅하여 소수성 촉매를 제조하였으며, 이 촉매를 이용하여 삼중수소 교환반응을 기상-증기상-액상에서 수행하였다. 또한 롤스톤 (J. H. Rolston) 등은 1977년 미국특허 제 4,025,560호에서 다공성의 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌; polytetrafluoroethylene), 폴리에틸렌, 폴리스티렌등의 소수성 담체에 백금족 금속을 담지한 촉매를 개발하였다. 이 촉매의 특징은 담체 자체를 소수성 물질로 제조함으로써 코팅을 할 경우 불완전한 코팅 부분이 생성되는 문제 및 코팅막이 뷸균일해지는 등의 문제를 해결하였다. 그러나 이때 사용되는 담체의 재질은 고분자 유기물질 및 소수성 탄소 등이었으며, 사용된 대부분의 유기담체들은 표면적이 매우 낮거나 혹은 아주 작은 크기의 입자들이 사용되었으므로 실제 수소동위원소 교환공정에 이용되기는 곤란하였다.It is a hydrophobic catalyst proposed to solve the problem of the performance fall of such a catalyst. In 1975, Steven Steven (WH Stevens) proposed the first hydrophobic catalyst in U.S. Patent No. 3,888,974. He prepared a hydrophobic catalyst by coating an organic hydrophobic resin film such as fluorinated olefin resin and silicone resin on a platinum supported catalyst. The tritium exchange reaction was carried out in the vapor-vapor phase-liquid phase. In addition, J. H. Rolston et al. Developed a catalyst supporting platinum group metals on hydrophobic carriers such as porous PTFE (polytetrafluoroethylene), polyethylene, and polystyrene in US Patent No. 4,025,560 in 1977. The characteristics of this catalyst solved the problem of producing an incomplete coating portion and coating film uniformity by coating the carrier itself with a hydrophobic material. However, the carrier materials used were high molecular organic materials and hydrophobic carbon, and most of the organic carriers used had very low surface area or very small particle size, and thus, it was difficult to be used in actual hydrogen isotope exchange process.

버틀러 (J. P. Butler)등은 1980년 미국특허 제 4,126,667호에서 수소동위원소 교환공정의 반응속도 결정기구가 친수층에서의 수증기-물간의 반응에 있다는 것에 착안하여 친수층이 포함된 소수성 촉매 집합체를 개발하였다. 이와 같은 촉매의 개발은 트리클 베드 (Trickle bed)에서의 수소동위원소 교환반응이 가능하도록 하였으나, 트리클 베드의 경우 촉매층에서 액상흐름이 특정한 곳으로 모이는 채널링 (Channeling) 현상을 방지하여야 하며, 높은 기체유량에서의 유출 (Flooding) 현상을 방지하여야 하는 등 실제적인 운전이 까다롭다는 문제가 있다.JP Butler et al. Developed a hydrophobic catalyst assembly including a hydrophilic layer in 1980 US Patent No. 4,126,667, focusing on the reaction rate determining mechanism of the hydrogen isotope exchange process in the reaction between water vapor and water in the hydrophilic layer. It was. The development of such a catalyst enabled the hydrogen isotope exchange reaction in the trickle bed.However, in the case of the trickle bed, the channeling phenomenon of the liquid flow in the catalyst bed must be prevented. There is a problem that the actual operation is difficult, such as to prevent the flooding phenomenon in the.

한편 쉬미즈 (M. Shimizu) 등은 스티렌계의 고분자 물질이 소수성을 가지고 있다는데 착안하여 일본특허 제 59-27618호에서 스티렌-디비닐벤젠을 이용하여 구형 소수성 담체를 제조하였는데, 이때 비중과 점도를 조절하여 원하는 크기로 담체를 제조할 수 있었다. 이 경우 입자의 크기는 조절할 수 있었지만 실제 수소동위 원소 교환반응에 중요한 영향을 미치는 촉매담체 내부의 기공특성은 변화시킬 수 없었다.On the other hand, M. Shimizu et al., Paying attention to the fact that styrene-based polymers have hydrophobicity, and prepared spherical hydrophobic carriers using styrene-divinylbenzene in Japanese Patent No. 59-27618. By adjusting the carrier can be prepared in the desired size. In this case, the size of the particles could be controlled, but the pore characteristics inside the catalyst carrier, which had a significant effect on the actual isotope exchange reaction, could not be changed.

기상-증기상-액상에서의 반응에서는 촉매의 소수성이 필수적이며, 이와 함께 촉매의 기공분포가 고르게 형성되어야 한다. 촉매기공이 너무 미세하면 기공내에 물이 쉽게 응축되어 기체의 촉매내부 확산을 어렵게 하여 반응이 매우 느리게 진행되고 반대로 기공이 큰 거시기공만 존재하면 전체 기공의 표면적이 줄어들어 기공에 담지되어 있는 백금족 등의 금속의 분산이 나빠져 결국 촉매의 효율이 크게 떨어진다.The hydrophobicity of the catalyst is essential for the reaction in the gas phase-vapor phase-liquid phase, and the pore distribution of the catalyst must be formed evenly. If the catalyst pores are too fine, water is easily condensed in the pores, making it difficult to diffuse gas into the catalyst, and the reaction proceeds very slowly. On the contrary, when only the large pores exist, the surface area of the entire pores decreases, such as the platinum group contained in the pores. Dispersion of the metal worsens and the efficiency of the catalyst is greatly reduced.

이에 본 발명자들은 소수성 촉매의 기공분포를 고르게 하기 위한 연구를 계속하여 오던 중, 모노머/용액의 비, 가교도, 용매내의 팽윤제/침전제의 비를 조절하면 고분자 담체내의 기공분포를 조절하여 기공분포가 고른 소수성 촉매를 제조할 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have continued to study the pore distribution of the hydrophobic catalyst while adjusting the pore distribution in the polymer carrier by controlling the monomer / solution ratio, the degree of crosslinking, and the ratio of the swelling agent / precipitant in the solvent. The present invention was completed by finding out that even hydrophobic catalyst can be prepared.

본 발명의 목적은 기공분포가 고른 소수성 촉매의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for preparing a hydrophobic catalyst having even pore distribution.

제1도는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 고분자 담체의 기공분포를 나타낸 그래프이고,1 is a graph showing the pore distribution of the polymer carrier prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention,

---- : 실시예 ---- : 비교예- -Example -: Comparative Example

제2도는 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 소수성 촉매를 이용한 수소동위원소 교환반응 결과 그 반응속도상수를 비교한 그래프이다.2 is a graph comparing the reaction rate constants of hydrogen isotope exchange reactions using the hydrophobic catalysts prepared in Examples and Comparative Examples.

---- : 실시예 ---- : 비교예- -Example -: Comparative Example

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 모노머/용매의 비, 가교도 및 팽윤제/침전제의 비를 조절하여 원하는 기공분포 및 비표면적을 가지는 고분자 담체를 제조한 다음 촉매를 담지시켜 기공분포가 고른 소수성 고분자 촉매를 제공하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, a polymer carrier having a desired pore distribution and a specific surface area is prepared by controlling the ratio of monomer / solvent, crosslinking degree and swelling agent / precipitant, and then carrying a catalyst to hydrophobic even pore distribution. It provides a method for providing a polymer catalyst.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

전술한 바와 같이 본 발명에서는 모노머/용매의 비, 가교도 및 팽윤제/침전제의 비를 조절하여 기공분포가 고른 고분자 담체를 제조한 다음 촉매를 담지시켜 기공분포가 고른 소수성 고분자 촉매를 제조하는 방법을 제공하는데, 이렇게 제조된 소수성 고분자 촉매는 특히 기상-증기상-액상에서의 수소동위원소 교환반응의 촉매로 유용하게 사용할 수 있다.As described above, in the present invention, a polymer carrier having an even pore distribution is prepared by adjusting a monomer / solvent ratio, a degree of crosslinking and a swelling agent / precipitant, and then a catalyst is supported to prepare a hydrophobic polymer catalyst having an even pore distribution. The hydrophobic polymer catalyst thus prepared may be particularly useful as a catalyst for hydrogen isotope exchange in gas phase-vapor phase-liquid phase.

소수성 촉매상에서 수소와 액체인 물 사이의 동위원소 교환반응은 하기 반응식 1로 나타낼 수 있다.Isotope exchange between hydrogen and liquid water on a hydrophobic catalyst can be represented by Scheme 1 below.

상기 반응식 1은 하기 반응식 2 및 반응식 3과 같은 두 단계의 연속반응으로 구성되어 있다고 생각되고 있다.Reaction Scheme 1 is considered to consist of two stages of continuous reactions such as Scheme 2 and Scheme 3.

상기 반응식 2는 촉매금속 활성점에서의 수소와 수증기 사이의 중수소 교환 반응에 해당하며, 반응식 3은 기액 계면 (氣液 界面)에서 증발과 응축을 수반한 중수소와 수증기로부터 물로의 중수소 이동에 해당한다.Scheme 2 corresponds to the deuterium exchange reaction between hydrogen and water vapor at the catalytic metal active point, and Scheme 3 corresponds to the deuterium transfer from water and steam to water with evaporation and condensation at the gas-liquid interface. .

물, 증기, 기체상에서 이루어지는 교환반응에 적합한 촉매의 특징은 소수성 (wet-proofed)이다. 액상의 물이 기공에 응축되면 기공을 포화시켜 반응물의 하나인 기체의 촉매내부확산이 어렵게 되는데, 이 때문에 촉매는 소수성을 가져야 하며 촉매가 소수성을 가질 때 액상의 물분자가 기공 안에서 응축되지 않아 기공 안의 활성점에서 증기상-기상 사이의 반응이 일어나게 된다. 물, 증기, 기체상에서 이루어지는 교환반응에 적합한 촉매의 또 다른 특성의 하나는 촉매기공의 고른 분포이다. 만약 촉매내부의 기공이 매우 작으면 반응물의 다른 하나인 증기상의 물분자들이 촉매의 기공 안에 확산되어 들어가기가 어렵게 되며 일단 들어간 증기상의 물분자도 기공내에 응축하게 된다. 만약 촉매 내부의 기공이 매우 크다면 촉매내의 표면적이 줄어들어 반응이 일어날 수 있는 활성점이 줄어들거나 활성점을 위한 금속의 분산이 나빠지게 된다. 따라서 촉매 내부의 기공은 고른 분포를 가지고 있어야 한다.A suitable catalyst for the exchange reactions in water, steam and gas phase is wet-proofed. When liquid water condenses into the pores, it becomes difficult to saturate the pores, which makes it difficult to diffuse into the catalyst, which is one of the reactants. Therefore, the catalyst must have hydrophobicity, and when the catalyst has hydrophobicity, the water molecules in the liquid phase do not condense in the pores. The reaction between vapor phase and gas phase occurs at the active point inside. Another characteristic of catalysts suitable for exchange reactions in water, steam and gas phase is the even distribution of catalyst pores. If the pores in the catalyst are very small, the vapor phase water molecules, the other one of the reactants, are difficult to diffuse into the pores of the catalyst, and the vaporized water molecules once condensed in the pores. If the pores inside the catalyst are very large, the surface area in the catalyst is reduced, reducing the active point at which the reaction can occur or worsening the dispersion of metal for the active point. Therefore, the pores inside the catalyst should have an even distribution.

우선, 본 발명에서 소수성 고분자 촉매라 함은 일반적인 소수성 고분자를 담체로 하는 고분자를 모두 포함할 수 있으나, 바람직하기로는 스티렌계 고분자를 담체로 사용하여 여기에 백금족 금속이 담지된 스티렌계 소수성 고분자 촉매이다.First, in the present invention, the hydrophobic polymer catalyst may include all polymers having a general hydrophobic polymer as a carrier. Preferably, the hydrophobic polymer catalyst is a styrene hydrophobic polymer catalyst in which a platinum group metal is supported by using a styrene polymer as a carrier. .

본 발명에서는 고분자 촉매 담체의 기공을 조절하기 위하여 괴상 중합 (bulk polymerization)시 i) 용매와 모노머의 비를 조절하고, ⅱ) 가교도를 조절하며, ⅲ) 용매를 이루고 있는 팽윤제 및 침전제의 비를 조절한다. 즉, 본 발명에서는 상기 세가지 조건을 조합하여 원하는 형태의 기공 및 높은 비표면적을 가지는 고분자 중합체를 제조할 수 있다.In the present invention, in order to control the pores of the polymer catalyst carrier, i) controlling the ratio of the solvent and the monomer during bulk polymerization, ii) controlling the degree of crosslinking, and iii) controlling the ratio of the swelling agent and the precipitating agent forming the solvent. Adjust That is, in the present invention, the above three conditions may be combined to prepare a polymer having a pore having a desired shape and a high specific surface area.

모노머의 용매에 대한 비가 커질수록 젤 상태 또는 기공이 거의 없는 벌크 상태의 생성물이 얻어지며 반대의 경우 거시기공 형태를 갖게 된다. 거시기공 형태를 갖추면서 고른 기공분포를 갖기위해서는 모노머/용매 비의 값이 0.3~1.0 정도인 것이 바람직하다.As the ratio of monomer to solvent increases, a gel product or a bulk product with few pores is obtained, and vice versa. In order to have a macroporous form and even pore distribution, the monomer / solvent ratio is preferably about 0.3 to 1.0.

가교도란 예를 들어 스티렌 고분자의 경우, 디비닐벤젠 등으로 스티렌 체인을 서로 연결시키는 정도를 나타내는 것으로 가교도가 증가될수록 고분자 담체의 물리적 강도가 증가하여 기공 형태의 구조를 안정시킨다. 안정된 기공형태를 유지하며 고른 기공분포를 갖기위해서의 가교도는 모노머/용매의 비에 따라 다르지만 적어도 30% 이상이 되는 것이 바람직하다.Crosslinking degree, for example, in the case of styrene polymer, represents the degree of styrene chains connected to each other with divinylbenzene, etc. As the degree of crosslinking increases, the physical strength of the polymer carrier increases, thereby stabilizing the pore-shaped structure. The degree of crosslinking in order to maintain a stable pore shape and have an even pore distribution is preferably at least 30% or more depending on the ratio of monomer / solvent.

고분자 중합시 용매내에 팽윤제가 많을수록 작은 기공 및 높은 비표면적의 고분자 생성물이 얻어지며 침전제가 많을수록 거시기공 형태 및 비교적 낮은 비표면적의 생성물이 얻어진다. 촉매로서의 기능이 유지되는 적당한 비표면적을 유지하고 고른 기공분포를 갖기위해서는 팽윤제/침전제의 비가 0.5 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.In the polymer polymerization, the more swelling agent in the solvent, the smaller pore and high specific surface area of the polymer product is obtained. The more precipitant, the macroporous form and relatively low specific surface area of the product are obtained. In order to maintain a suitable specific surface area in which the function as a catalyst is maintained and to have an even pore distribution, it is preferable that the ratio of the swelling agent / precipitant is 0.5 or less.

한편 고분자 촉매의 기공분포를 조절하기 위하여 사용되는 용매를 구성하는 팽윤제 및 침전제의 종류도 중요하게 작용한다. 고분자 중합반응에 사용되는 팽윤제 및 침전제에는 여러 가지 종류가 있는데, 본 발명에서 팽윤제로는 주로 벤젠, 톨루엔 등을 포함하는 방향족 화합물이 사용되며 침전제로는 주로 포화탄화수소 및 알코올류가 사용된다. 이들 용매는 밀도 및 스티렌 모노머에 대한 용해도가 각각 다르기 때문에 다른 용매를 사용할 경우 생성물의 물성 또한 다르다. 예로서 같은 침전제, 팽윤제에 속한 용매라도 그 밀도가 스티렌 모노머와 크게 다르면 모노모와 용매를 혼합한 후 반응할 때 어느정도 용매와 스티렌 모노머의 밀도차이에 의한 불균일성이 나타나, 하나의 반응기에서 균일한 촉매담체를 얻기가 어렵다. 또한 용해도의 차이도, 그 정도에 따라 용해될 수 있는 균일성이 달라지기 때문에 역시 하나의 반응기에서 균일한 촉매담체를 얻기가 어렵다.Meanwhile, the type of swelling agent and precipitant constituting the solvent used to control the pore distribution of the polymer catalyst also plays an important role. There are various kinds of swelling agents and precipitants used in the polymer polymerization reaction, and in the present invention, aromatic compounds including benzene, toluene, etc. are mainly used as swelling agents, and saturated hydrocarbons and alcohols are mainly used as precipitants. Since these solvents have different densities and solubility in styrene monomers, the physical properties of the products are also different when different solvents are used. For example, even if the solvent belonging to the same precipitating agent and the swelling agent is significantly different in density from the styrene monomer, when the monomo and the solvent are mixed and reacted, the nonuniformity caused by the difference in density between the solvent and the styrene monomer appears to some degree. It is difficult to obtain a carrier. In addition, it is difficult to obtain a uniform catalyst carrier in one reactor because the difference in solubility also varies depending on the degree of uniformity.

본 발명의 제조방법은 주로 고분자 담체로서 스티렌-디비닐벤젠 공중합체를 사용하여 소수성 촉매인 백금족 촉매를 제조하는 방법에 적용되어 수소동위원소 교환반응의 활성을 높이는데 유효하나, 이 외에도 다른 소수성 촉매의 제조방법에 적용되어 고분자 담체의 기공분포를 고르게 하여 이러한 촉매가 관여하는 반응의 활성을 향상시키는데 적용할 수 있음은 물론이다.The production method of the present invention is mainly applied to a method for preparing a platinum group catalyst which is a hydrophobic catalyst using a styrene-divinylbenzene copolymer as a polymer carrier, and is effective for enhancing the activity of hydrogen isotope exchange reaction, in addition to other hydrophobic catalysts. It can be applied to improve the activity of the reaction involving this catalyst by applying the pore distribution of the polymer carrier evenly applied to the manufacturing method of.

본 발명에서는 모노머/용매의 비, 가교도 및 팽윤제/침전제의 비를 조절하여 소수성 촉매를 제조하고, 제조된 촉매를 이용하여 수소동위원소 교환반응을 수행하여 반응속도를 알아본 결과 기공분포가 고른 촉매일수록 반응속도상수가 높다는 것을 확인할 수 있었다.In the present invention, a hydrophobic catalyst is prepared by controlling the ratio of monomer / solvent, crosslinking degree and swelling agent / precipitant, and performing a hydrogen isotope exchange reaction using the prepared catalyst. It was confirmed that the more even the catalyst, the higher the reaction rate constant.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are merely to illustrate the present invention is not limited by the following examples.

[실시예]EXAMPLE

스티렌 모노머 20 g20 g of styrene monomer

디비닐벤젠 모노머 30 g30 g of divinylbenzene monomers

디클로로벤젠 (팽윤제) 30 gDichlorobenzene (swelling agent) 30 g

아밀 알코올 (침전제) 70 gAmyl alcohol (precipitator) 70 g

벤조일퍼옥사이드 (개시제) 0.5 gBenzoyl peroxide (initiator) 0.5 g

반응기에 스티렌 모노머 20 g, 디비닐벤젠 모노머 30 g, 팽윤제인 디클로로벤젠 30 g, 침전제인 아밀 알코올 70 g 의 혼합용액에 중합개시제인 벤조일퍼옥사이드 0.5 g을 섞은 용액을 주입한 후 80 ℃에서 15시간 반응시켜 가교도가 33% 인 고분자 담체를 제조하였다. 이 경우의 팽윤제/침전제의 비는 3/7 이었다.Into the reactor, a solution containing 20 g of styrene monomer, 30 g of divinylbenzene monomer, 30 g of dichlorobenzene as a swelling agent, and 70 g of amyl alcohol as a precipitant was injected with a solution of 0.5 g of benzoyl peroxide as a polymerization initiator. It was reacted for a time to prepare a polymer carrier having a crosslinking degree of 33%. The ratio of the swelling agent / precipitant in this case was 3/7.

이렇게 제조된 고분자 담체에 백금을 담지시켜 수소동위원소 교환반응에 적합한 소수성 스티렌계 고분자 촉매를 제조하였다.Platinum was supported on the prepared polymer carrier to prepare a hydrophobic styrene polymer catalyst suitable for hydrogen isotope exchange reaction.

[비교예][Comparative Example]

스티렌 모노머 30 g30 g of styrene monomer

디비닐벤젠 모노머 45 g45 g of divinylbenzene monomers

디클로로벤젠 (팽윤제) 75 g75 g dichlorobenzene (swelling agent)

헥실 알코올 (침전제) 75 gHexyl alcohol (precipitant) 75 g

벤조일퍼옥사이드 (개시제) 0.75 gBenzoyl peroxide (initiator) 0.75 g

팽윤제/침전제의 비를 변화시킨 조건의 담체를 제조하기 위하여 스티렌 모노머 30 g, 디비닐벤젠 모노머 45 g, 팽윤제인 디클로로벤젠 75 g, 침전제인 헥실 알코올 75 g의 혼합용액에 중합개시제인 벤조일퍼옥사이드 0.75 g을 섞은 용액을 주입한 후 상기 실시예와 동일한 방법으로 가교도가 33 % 인 고분자 담체를 제조하고, 제조된 고분자 담체에 백금을 담지시켜 수소동위원소 교환반응에 적합한 소수성 스티렌계 고분자 촉매를 제조하였다. 이 경우의 팽윤제/침전제의 비는 1/1 이었다.Benzoylper as a polymerization initiator in a mixed solution of 30 g of styrene monomer, 45 g of divinylbenzene monomer, 75 g of dichlorobenzene as a swelling agent, and 75 g of hexyl alcohol as a precipitant to prepare a carrier having a condition of varying swelling agent / precipitant ratio. After injecting a solution containing 0.75 g of oxide, a polymer carrier having a crosslinking degree of 33% was prepared in the same manner as in the above example, and platinum was supported on the prepared polymer carrier to prepare a hydrophobic styrene polymer catalyst suitable for hydrogen isotope exchange reaction. Prepared. The ratio of the swelling agent / precipitant in this case was 1/1.

상기의 실시예 및 비교예에서 스티렌 모노머 및 디비닐벤젠 모노머 등은 시약 구입시 포함되어 있는 중합 억제제를 제거하기 위하여 NaOH 용액 및 증류수로 3 차례 씻어 5℃ 이하에서 보관하고 필요시 원하는 양만큼 덜어서 사용하였다.In the above examples and comparative examples, styrene monomer and divinyl benzene monomer are washed three times with NaOH solution and distilled water to remove the polymerization inhibitor included in the reagent purchase, stored at 5 ° C. or less, and used as needed. It was.

도 1은 실시예 (----) 및 비교예 (----)에서 제조된 촉매 담체인 고분자 중합체의 기공분포를 보인 것이다. 실시예의 경우 미세기공부터 거시기공이 균일하게 분포되어 있지만 비교예의 경우 거시기공이 많이 분포됨을 볼 수 있다.1 shows an embodiment (- -) And Comparative Example (- It shows the pore distribution of the polymer polymer which is the catalyst carrier prepared in-). In the embodiment, the micropores are evenly distributed from the macropores, but in the comparative example, the macropores are distributed much.

도 2에서는 실시예 (----)의 촉매와 비교예 (----)의 촉매를 사용하여, 기상-증기상에서의 수소동위원소 교환반응을 한 결과 반응속도상수를 비교한 그래프이다. 실험결과에서 보듯이 기상-증기상-액상에서의 수소동위원소 교환반응의 경우 기공이 고르게 분포되어 있는 실시예의 촉매를 사용한 경우가 거시기공이 상대적으로 많이 분포된 비교예의 촉매 경우보다 반응속도상수가 높음을 알 수 있다.In Figure 2 the embodiment (- -) Catalyst and Comparative Example (- This is a graph comparing the reaction rate constant as a result of hydrogen isotope exchange reaction using gaseous-vapor catalyst. As shown in the experimental results, the reaction rate constant was higher in the case of the hydrogen isotope exchange reaction in the gas phase-vapor phase-liquid phase than in the catalyst of the comparative example in which the macropores were relatively distributed. It can be seen.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 방법에 의하여 제조된 소수성 촉매는 고분자 담체 내부에 형성되는 기공의 분포를 고르게 함으로써 기공에 담지되는 촉매의 분산을 균일하게 하여 촉매의 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 기상-증기상-액상에서의 반응, 특히 수소동위원소 교환반응의 속도를 크게 향상시킬 수 있다.As described above, the hydrophobic catalyst prepared by the method of the present invention uniformly distributes the catalyst supported in the pores by uniformly distributing the pores formed in the polymer carrier, thereby increasing the efficiency of the catalyst as well as gas phase- The rate of reaction in the vapor-liquid phase, in particular hydrogen isotope exchange, can be greatly improved.

Claims (4)

소수성 고분자 촉매의 제조방법에 있어서, 모노머/용매의 비를 0.3~1.0, 가교도를 30 % 이상 및 팽윤제/침전제의 비를 0.5 이하로 하여 기공분포가 고른 고분자 담체를 제조한 다음 촉매를 담지시키는 것을 특징으로 하는 기공분포가 고른 소수성 촉매(wet-proofed catalyst)의 제조방법.In the method for preparing a hydrophobic polymer catalyst, a polymer carrier having a uniform pore distribution is prepared by carrying a monomer / solvent ratio of 0.3 to 1.0, a crosslinking degree of 30% or more, and a swelling agent / precipitator ratio of 0.5 or less, and then carrying a catalyst. Method for producing a hydrophobic catalyst (wet-proofed catalyst) having a uniform pore distribution. 제1항에 있어서, 고분자 담체는 스티렌계 고분자 담체이고 촉매는 백금족 금속인 것을 특징으로 하는 기공분포가 고른 소수성 촉매의 제조방법.The method of claim 1, wherein the polymer carrier is a styrene-based polymer carrier and the catalyst is a platinum group metal. 제1항에 있어서, 팽윤제는 벤젠과 톨루엔을 포함하는 방향족 화합물이고 침전제는 포화탄화수소 알코올류인 것을 특징으로 하는 기공분포가 고른 소수성 촉매의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the swelling agent is an aromatic compound containing benzene and toluene and the precipitant is saturated hydrocarbon alcohols. 제1항, 제2항 또는 제3항의 방법에 따라 제조된 기공분포가 고른 소수성 촉매로 구성되는 것을 특징으로 하는 수소동위원소 교환반응의 촉매제.A catalyst for hydrogen isotope exchange reaction, characterized in that the pore distribution prepared according to the method of claim 1, 2 or 3 consists of an even hydrophobic catalyst.
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