KR100891903B1 - Nickel catalysts supported on alumina-zirconia oxide complex for steam reforming of liquefied natural gas and preparation methods therof - Google Patents

Nickel catalysts supported on alumina-zirconia oxide complex for steam reforming of liquefied natural gas and preparation methods therof Download PDF

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서정길
윤민혜
김필
조경민
박선영
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Abstract

Nickel catalysts dipped in alumina-zirconia oxide complex carrier in which zirconia is highly dispersed is provided to manufacture hydrogen gas by performing a reforming reaction of steam of liquefied natural gas. A method for manufacturing nickel catalysts dipped in alumina-zirconia oxide complex carrier in which zirconia is highly dispersed comprises the following steps of: activating a hydroxyl(OH) group on a alumina surface by adding a base catalyst in a alumina-dispersed organic solvent; obtaining a chelated zirconium precursor by using a chelating agent; grafting and reacting a solution by adding the chelated zirconium precursor; obtaining slurry; inducing a hydration and a condensation reaction of the zirconium precursor; drying the solution; obtaining the alumina - zirconia complex oxide carrier building after heating a material; dipping the nickel; drying an outcome; and gaining a nickel catalyst.

Description

알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 액화천연가스의 수증기 개질반응용 니켈 촉매 및 그 제조방법 {Nickel catalysts supported on alumina-zirconia oxide complex for steam reforming of liquefied natural gas and preparation methods therof}Nickel catalysts for steam reforming of liquefied natural gas supported on alumina-zirconia composite oxide carrier and preparation method therefor {Nickel catalysts supported on alumina-zirconia oxide complex for steam reforming of liquefied natural gas and preparation methods therof}

본 발명은 액화천연가스의 수증기 개질반응용 니켈 촉매에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 액화천연가스로부터 수소가스 제조를 위한 수증기 개질반응용 니켈 촉매, 그 제조방법 및 상기 촉매를 이용한 수소가스 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nickel catalyst for steam reforming of liquefied natural gas, and more particularly, a nickel catalyst for steam reforming reaction for producing hydrogen gas from liquefied natural gas supported on a highly dispersed alumina-zirconia composite oxide carrier in which zirconia is dispersed, A method for producing the same and a method for producing hydrogen gas using the catalyst.

수소에너지는 기존의 화석연료를 대체할 미래에너지로서 각광을 받고 있으며, 이와 관련된 시장규모도 급격하게 증가하고 있다. 이는 기존의 화석연료의 고갈에 대한 우려와 과도한 화석연료의 사용에 따른 극심한 환경오염에 대한 전세계적인 인식의 변화에서부터 비롯되었다. 또한 최근에는 수소 에너지를 원료로 작동하는 고분자전해질 연료전지(PEMFC) 관련 연구가 대규모 공장, 각종 운송 수단 및 가정용 발전기(Residential Power Generator) 등의 다양한 분야에로의 적용을 목표로 활발히 진행됨에 따라 수소에너지의 중요성은 더욱 증대되고 있다. 하지만 이들의 상업적인 활용을 위해서는 안정적이고 효율적인 수소가스 생산이 필수적이다.Hydrogen energy is in the spotlight as a future energy to replace the existing fossil fuel, and the market size is rapidly increasing. This stems from concerns about the depletion of existing fossil fuels and changes in global awareness of extreme environmental pollution resulting from excessive use of fossil fuels. In recent years, research on PEMFC, which uses hydrogen energy as a raw material, has been actively conducted with the goal of applying it to various fields such as large-scale factories, transportation vehicles, and residential power generators. The importance of energy is increasing. However, stable and efficient hydrogen gas production is essential for their commercial use.

수소가스의 생산은 메탄, 에탄, LNG, LPG, 가솔린, 디젤, 납사 등의 탄화수소류나 메탄올, 에탄올 등의 알코올류를 포함하는 유기물의 촉매 개질반응을 통해서 가능한 것으로 널리 알려져 있다. 촉매 개질반응은 주 반응물인 유기물을 제외한 나머지 반응물의 종류에 따라서 수증기를 사용하는 수증기 개질반응(Steam Reforming), 산소를 사용하는 부분 산화반응(Partial Oxidation), 이산화탄소를 사용하는 이산화탄소 개질반응(CO2 Reforming) 및 산소와 수증기를 함께 사용하는 자열 개질반응(Autothermal Reforming)으로 분류할 수 있는데, 이들 중 특히 수증기 개질반응은 기술적으로 매우 높은 수준에 도달해 있으며, 생성물중 수소/일산화탄소의 비율이 가장 높기 때문에 수소가스 생산의 목적에 가장 적합한 것으로 알려져 있다. 특히, 지구상의 매장량이 광대하지만 난방용 외에 별다른 활용도가 없는 메탄을 이용한 수증기 개질반응이 수소가스 생산의 목적에 가장 적합한 것으로 알려져 있다. 또한, 메탄을 주성분으로 하는 액화천연가스(LNG) 역시 대도시에 잘 발달한 가스 배관망을 통해 효과적인 운송이 가능하기 때문에 수증기 개질반응을 통한 수소가스 생산의 목적에 매우 잘 부합하는 원료이며, 특히 수송용 및 가정용 연료전지 개질기의 반응원료로 매우 적합한 장점을 가지고 있다. 그러나 무엇보다도 효율적인 수소가스 생산의 목적을 달성하기 위해서는 각 반응물, 반응종류, 반응조건 에 적합함과 동시에 우수한 성능을 가질 수 있는 촉매계을 선별하고 개발하는 것이 가장 중요하기 때문에 이에 대한 연구가 현재까지 지속적으로 진행되고 있다.Hydrogen gas production is widely known to be possible through catalytic reforming of organic materials including hydrocarbons such as methane, ethane, LNG, LPG, gasoline, diesel, naphtha, and alcohols such as methanol and ethanol. Catalytic reforming reaction is the main reaction is the steam reforming reaction that uses steam according to the type of the other reactants except the organic (Steam Reforming), partial oxidation using oxygen (Partial Oxidation), carbon dioxide reforming reaction using carbon dioxide (CO 2 Reforming) and Autothermal Reforming, which uses oxygen and steam together, among which steam reforming has reached a very high technical level and has the highest ratio of hydrogen / carbon monoxide in the product. It is known to be the most suitable for the purpose of hydrogen gas production. In particular, steam reforming reaction using methane, which has huge reserves on the earth but has little utility other than heating, is known to be most suitable for the purpose of hydrogen gas production. In addition, methane-based liquefied natural gas (LNG) is also a raw material that is very well suited for the purpose of producing hydrogen gas through steam reforming reactions, since it can be effectively transported through a well-developed gas pipeline network in large cities. And it has a very suitable advantage as a reaction raw material of the domestic fuel cell reformer. Above all, however, it is important to select and develop a catalyst system that is suitable for each reactant, reaction type and reaction conditions and has excellent performance in order to achieve the purpose of efficient hydrogen gas production. It's going on.

수소가스 생산을 위한 개질반응용 촉매는 크게 Ru, Pd, Pt, Ir 등의 귀금속계 촉매와 니켈계 촉매로 분류할 수 있다. 귀금속계 촉매는 니켈계 촉매에 비하여 촉매활성이 우수하며 장시간 운전에도 촉매의 비활성화가 두드러지지 않는다는 장점을 가지고 있으나, 가격경쟁력이 매우 낮기 때문에 상업적으로 널리 이용되기에는 어려운 단점이 있다. 이에 반해, 니켈계 촉매는 가격경쟁력이 뛰어나기 때문에 상업공정에의 이용 가능성이 매우 높아서 실제로 공업적으로 널리 알려진 메탄의 수증기 개질반응에서는 니켈계 촉매를 사용하여 수소가스를 생산하고 있지만, 니켈계 촉매는 각종 유기물의 개질반응에서 탄소 침적 및 촉매의 소결 등에 따른 촉매 비활성화의 문제가 매우 심각하다는 단점이 있다 [Q. Ming, T. Healey, L. Allen, P. Irving, Catal. Today, 77권, 51쪽 (2002년)]. 이러한 촉매 비활성화의 문제점을 해결하기 위해서는 고온, 고압 및 과량의 수증기를 공급하는 가혹한 반응조건이 필수적인데, 이는 경제성이 떨어질 뿐만 아니라, 특히 소규모의 수소가스 생산의 목적에는 적합하지 않다. 따라서 수증기 개질반응에서 높은 활성과 안정성을 갖는 촉매 즉, 촉매 비활성화에 대한 저항성이 높은 물리·화학적 구조를 갖는 촉매를 개발하는 것이 가장 효과적인 문제 해결방법이 될 수 있다. 이를 위해 귀금속에 비해 가격 경쟁력이 월등히 우수한, 기존 니켈계 촉매에 K, Na, Mg, Mo 및 Ca 등을 소량 첨가하여 촉매 활성 및 안정성을 증진시킨 연구 결과가 진행된 바 있다 [T. Borowiecki, G. Wojciech, D. Andrzej, Appl. Catal. A, 270권, 27쪽 (2004년); J.S. Lisboa, D.C.R.M. Santos, F.B. Passos, F.B. Noronha, Catal. Today, 101권, 15쪽 (2005년)]. 또한 니켈계 촉매의 담체로 기존의 Al2O3가 아닌 SiO2, CeO2 및 ZrO2 등의 새로운 담체를 도입하거나, Al2O3-CeO2, Al2O3-ZrO2 및 Al2O3-CeO2-ZrO2 등의 복합산화물 담체를 공침법, 졸겔(Sol-gel)법 및 그래프팅(Grafting)법으로 제조하여 니켈계 촉매의 담체로 사용하여 촉매 활성을 향상시킨 경우도 보고된 바 있다. 특히 ZrO2와 CeO2의 도입은 Ni/Al2O3 촉매의 수증기 흡착능력을 증대시켜 수증기 개질반응에서 탄소 침적을 억제하는 순기능을 한다. 본 발명자들은 상용 알루미나의 표면에 지르코니아를 그래프팅(Grafting)시켜 표면이 개질된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체를 제조하고 니켈계 촉매의 담체로 활용하여 액화천연가스의 수증기 개질반응에서 높은 촉매활성을 나타내는 것을 이미 보고한 바 있다 [대한민국 특허출원 10-2006-011847]. 하지만 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체 내의 고가의 지르코늄 함량을 낮출 수 있는, 즉 경제성을 향상시킬 수 있는 그래프팅(Grafting)법으로 액화천연가스의 수증기 개질반응용 니켈계 촉매의 담체를 제조한 사례는 아직까지 보고된 바 없다. 또한 알루미나-지르코니아 복합산화물 내의 지르코니아의 분산도를 증진시킬 수 있는 효과적인 그래프팅(Grafting)법을 통해 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 담체를 제조하여 액화천연가스의 수증기 개질반응용 니켈계 촉매의 담체로 적용한 사례 역시 전무한 상태이다.Reforming catalysts for hydrogen gas production can be broadly classified into noble metal catalysts such as Ru, Pd, Pt, Ir, and nickel catalysts. The noble metal catalyst has the advantage of superior catalytic activity and no deactivation of the catalyst even in a long time operation compared to the nickel-based catalyst, but it is difficult to be widely used commercially because the price competitiveness is very low. On the other hand, nickel-based catalysts have high price competitiveness, and thus are highly applicable to commercial processes. In fact, in the steam reforming reaction of methane, which is widely known industrially, nickel-based catalysts produce hydrogen gas, but nickel-based catalysts are used. The problem of catalyst deactivation due to carbon deposition and catalyst sintering in the reforming reaction of various organic materials is very serious [Q. Ming, T. Healey, L. Allen, P. Irving, Catal. Today, Vol. 77, 51 (2002)]. In order to solve the problem of catalyst deactivation, harsh reaction conditions for supplying high temperature, high pressure, and excess water vapor are essential, which is not only economically inefficient, but also not particularly suitable for the purpose of producing a small amount of hydrogen gas. Therefore, developing a catalyst having high activity and stability in the steam reforming reaction, that is, a catalyst having a physical and chemical structure with high resistance to catalyst deactivation may be the most effective problem solving method. To this end, studies have been conducted to enhance catalyst activity and stability by adding a small amount of K, Na, Mg, Mo, and Ca to an existing nickel-based catalyst, which is much more competitive than precious metals [T. Borowiecki, G. Wojciech, D. Andrzej, Appl. Catal. A, Vol. 270, 27 (2004); JS Lisboa, DCRM Santos, FB Passos, FB Noronha, Catal. Today, Vol. 101, p. 15 (2005)]. Also nickel-base introduces a new carrier such as SiO 2, CeO 2 and ZrO 2 instead of conventional Al 2 O 3 as the carrier of the catalyst or, Al 2 O 3 -CeO 2, Al 2 O 3 -ZrO 2 , and Al 2 O It has also been reported that complex oxide carriers such as 3 -CeO 2 -ZrO 2 were prepared by co-precipitation, sol-gel and grafting to improve catalyst activity by using them as carriers for nickel-based catalysts. There is a bar. In particular, the introduction of ZrO 2 and CeO 2 enhances the water vapor adsorption capacity of the Ni / Al 2 O 3 catalyst and thus has a net function of suppressing carbon deposition in the steam reforming reaction. The present inventors have prepared alumina-zirconia composite oxide carrier having a surface modified by grafting zirconia on the surface of commercial alumina and utilizing the catalyst as a catalyst for nickel-based catalysts to exhibit high catalytic activity in steam reforming of liquefied natural gas. Has already reported [Korean Patent Application 10-2006-011847]. However, a case of preparing a carrier of a nickel-based catalyst for steam reforming of liquefied natural gas by a grafting method which can lower the expensive zirconium content in the alumina-zirconia composite oxide carrier, that is, improve the economic efficiency, has not yet been manufactured. Has not been reported. In addition, a carrier of a nickel-based catalyst for steam reforming of liquefied natural gas was prepared by preparing an alumina-zirconia carrier in which zirconia was highly dispersed through an effective grafting method that can enhance the dispersion of zirconia in an alumina-zirconia composite oxide. There are no examples of the application.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합 담체를 이용하 여 수증기 개질반응용 니켈 촉매를 담지시키는 경우, 촉매활성과 안정성이 우수한 촉매를 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have diligently researched to overcome the problems of the prior arts. As a result, when the zirconia is supported by a highly dispersed alumina-zirconia composite carrier to support a nickel catalyst for steam reforming reaction, the catalyst has excellent catalytic activity and stability. Confirmed that it can be prepared, the present invention was completed.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 액화천연가스의 수증기 개질반응에 의한 수소가스 제조를 위해 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매를 제조하는 데 있다.Accordingly, a main object of the present invention is to produce a nickel catalyst supported on alumina-zirconia composite oxide carrier in which zirconia is highly dispersed for producing hydrogen gas by steam reforming of liquefied natural gas.

본 발명의 다른 목적은 상기 촉매를 이용한 액화천연가스로부터 수소가스를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing hydrogen gas from liquefied natural gas using the catalyst.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아(alumina-zirconia, Al2O3-ZrO2) 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매를 제공한다.According to an aspect of the present invention, the present invention provides a nickel catalyst supported on alumina-zirconia (Al 2 O 3 -ZrO 2 ) composite oxide carrier in which zirconia is highly dispersed.

본 발명에서, 담체에 담지된 촉매란 담체 위에 활성성분이 물리적 또는 화학적으로 부착되어 있는 것을 의미하며, 본 발명에서 제조된 복합 담체에 담지된 촉매의 경우는 지르코니아가 고분산되어 있는 알루미나가 주된 골격을 형성하며 여기에 니켈이 고르게 섞여 있음을 말하는 것이다. 이러한 본 발명의 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매는 소량의 지르코니아를 그래프팅(Grafting)법으로 고분산시킴으로써 수증기 흡착능력을 증대시켜 촉매 표면에 흡착된 탄화수소 종의 기화반응을 원활하게 하여 장기간의 운전에도 촉매 비활성화가 나타나지 않는 우수한 촉매이다.In the present invention, the catalyst supported on the carrier means that the active ingredient is physically or chemically attached on the carrier, and in the case of the catalyst supported on the composite carrier prepared in the present invention, alumina having a high dispersion of zirconia is a main skeleton. To form nickel and evenly mixed nickel. The nickel catalyst supported on the alumina-zirconia composite oxide support of the present invention is highly dispersed by grafting a small amount of zirconia to increase the water vapor adsorption capacity to facilitate the vaporization of hydrocarbon species adsorbed on the catalyst surface. It is an excellent catalyst that does not show catalyst deactivation even in long term operation.

본 발명에서, 상기 수증기 개질반응이란 액화천연가스와 같은 탄화수소류 등을 수증기와 반응시켜 수소를 제조하는 과정을 말하는 것으로, 보통 천연가스로부터 수소를 제조할 수 있는 가장 저렴한 공정으로 잘 알려져 있다.In the present invention, the steam reforming reaction refers to a process of producing hydrogen by reacting hydrocarbons such as liquefied natural gas with water vapor, and is generally known as the cheapest process for producing hydrogen from natural gas.

본 발명에서, 상기 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물이란 적은 양의 지르코니아가 매우 작은 크기로 고분산되어 X-선 회절분석시 피크가 검출되지 않고 모담체인 상용 알루미나의 결정구조가 그대로 유지되는 것을 의미한다. 본 발명에서는 킬레이트화된 지르코늄 전구체를 그래프팅함으로서 지르코니아를 고분산시킬 수 있었다.In the present invention, the zirconia-highly dispersed alumina-zirconia composite oxide is a small amount of zirconia is highly dispersed in a very small size so that the peak is not detected during X-ray diffraction analysis and the crystal structure of the commercial alumina as a carrier is maintained as it is. It means to be. In the present invention, zirconia can be highly dispersed by grafting chelated zirconium precursors.

본 발명의 니켈 촉매에서, 상기 복합산화물 담체는 담체 전체에 대하여 1 내지 10 중량%의 지르코늄을 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3-7 중량%를 포함하는 것이 적당한데, 지르코늄 함량이 1 중량% 미만인 경우 지르코늄에 의한 알루미나 표면의 개질 효과가 미미하여 바람직하지 못하며, 10 중량%를 초과하는 경우 지르코늄의 분산도가 떨어지고 경제성도 떨어지기 때문이다. 본 발명의 실시예에서는 그 특정 예로서, 지르코늄 함량이 4.1 중량% 및 6.7 중량%로 제조된 복합 담체에 담지된 니켈 촉매 Ni/AZ2 및 Ni/AZ4 촉매가 약 1000분의 반응시간 동안에도 안정적이고 높은 촉매 활성을 보임을 확인할 수 있었으며, 상용 알루미나 담체(지르코늄 함량 0 중량%)에 담지된 니켈 촉매는 급격한 활성저하가 나타나는 것을 확인하였다 (도 4 참조).In the nickel catalyst of the present invention, the composite oxide carrier preferably contains 1 to 10% by weight of zirconium, more preferably 3 to 7% by weight based on the total carrier, the zirconium content is 1 If it is less than the weight percent of zirconium by the effect of modifying the surface of the alumina is insignificant, it is not preferable, if it exceeds 10% by weight because the dispersion of zirconium is lowered and the economical efficiency is also reduced. In a specific embodiment of the present invention, as a specific example, the nickel catalyst Ni / AZ2 and Ni / AZ4 catalysts supported on the composite carrier having the zirconium content of 4.1 wt% and 6.7 wt% are stable even for a reaction time of about 1000 minutes. It was confirmed that the high catalytic activity, the nickel catalyst supported on a commercial alumina carrier (zirconium content 0% by weight) was confirmed that a sudden drop in activity (see Figure 4).

본 발명의 니켈 촉매에서, 상기 촉매는 전체 촉매에 대하여 1 내지 50 중량% 의 니켈이 복합산화물 담체에 담지된 것이 촉매의 활성측면 또는 촉매제조의 경제적 측면에서 바람직하며, 더욱 바람직하게는 니켈이 15-40 중량%로 담지된 것이 적당한데, 니켈의 담지량이 1 중량% 미만인 경우 활성점이 너무 희석되어 바람직하지 못하고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 활성점의 분산이 고르지 못하여 바람직하지 못하다.In the nickel catalyst of the present invention, the catalyst is preferably supported by 1 to 50% by weight of nickel on the composite oxide carrier with respect to the total catalyst in terms of the active side of the catalyst or in terms of economics of the catalyst production, more preferably nickel 15 It is appropriate that it is supported at -40% by weight, but if the supported amount of nickel is less than 1% by weight, the active point is too diluted to be preferable, and when it exceeds 50% by weight, the dispersion of the active point is uneven, which is not preferable.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for preparing a zirconia highly dispersed alumina-zirconia composite oxide carrier comprising the following steps:

a) 유기 용매에 알루미나를 분산시킨 후, 염기 촉매를 첨가하여 알루미나 표면의 하이드록실(OH)기를 활성화 시키는 단계;a) dispersing alumina in an organic solvent, and then adding a base catalyst to activate hydroxyl (OH) groups on the surface of the alumina;

b) 지르코늄 알콕사이드를 킬레이트제(Chelating Ligand)를 이용하여 킬레이트화된 지르코늄 전구체를 얻는 단계;b) chelating the zirconium alkoxide using a chelating Ligand to obtain a zirconium precursor;

c) 상기 a)단계에서 얻은 용액에 상기 b)단계의 킬레이트화된 지르코늄 전구체를 첨가하여 반응시켜 그래프팅(Grafting) 시키는 단계;c) grafting by adding the chelated zirconium precursor of step b) to the solution obtained in step a);

d) 상기 c)단계에서 그래프팅이 끝난 용액을 유기 용매로 세척하고 원심분리하여 슬러리를 얻는 단계;d) washing the grafted solution in step c) with an organic solvent and centrifuging to obtain a slurry;

e) 상기 d)단계에서 얻은 슬러리에 증류수를 넣어 상온에서 그래프팅된 지르코늄 전구체의 수화 및 축합반응을 유도하는 단계;e) adding distilled water to the slurry obtained in step d) to induce hydration and condensation reaction of the zirconium precursor grafted at room temperature;

f) 상기 e)단계에서 얻은 용액을 여과한 후, 75-125℃에서 12-36시간 동안 건조하는 단계; 및f) filtering the solution obtained in step e) and drying at 75-125 ° C. for 12-36 hours; And

g) 상기 f)단계에서 얻은 건조물을 500-900℃에서 3-7시간 동안 열처리하여 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체를 얻는 단계.g) heat treating the dried product obtained in step f) at 500-900 ° C. for 3-7 hours to obtain an alumina-zirconia composite oxide carrier.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for preparing a nickel catalyst supported on a zirconia highly dispersed alumina-zirconia composite oxide carrier comprising the following steps:

a) 유기 용매에 알루미나를 분산시킨 후, 염기 촉매를 첨가하여 알루미나 표면의 하이드록실(OH)기를 활성화 시키는 단계;a) dispersing alumina in an organic solvent, and then adding a base catalyst to activate hydroxyl (OH) groups on the surface of the alumina;

b) 지르코늄 알콕사이드를 킬레이트제(Chelating Ligand)를 이용하여 킬레이트화된 지르코늄 전구체를 얻는 단계;b) chelating the zirconium alkoxide using a chelating Ligand to obtain a zirconium precursor;

c) 상기 a)단계에서 얻은 용액에 상기 b)단계의 킬레이트화된 지르코늄 전구체를 첨가하여 반응시켜 그래프팅(Grafting) 시키는 단계;c) grafting by adding the chelated zirconium precursor of step b) to the solution obtained in step a);

d) 상기 c)단계에서 그래프팅이 끝난 용액을 유기 용매로 세척하고 원심분리하여 슬러리를 얻는 단계;d) washing the grafted solution in step c) with an organic solvent and centrifuging to obtain a slurry;

e) 상기 d)단계에서 얻은 슬러리에 증류수를 넣어 상온에서 그래프팅된 지르코늄 전구체의 수화 및 축합반응을 유도하는 단계;e) adding distilled water to the slurry obtained in step d) to induce hydration and condensation reaction of the zirconium precursor grafted at room temperature;

f) 상기 e)단계에서 얻은 용액을 여과한 후, 75-125℃에서 12-36시간 동안 건조하는 단계;f) filtering the solution obtained in step e) and drying at 75-125 ° C. for 12-36 hours;

g) 상기 f)단계에서 얻은 건조물을 500-900℃에서 3-7시간 동안 열처리하여 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체를 얻는 단계;g) heat treating the dried product obtained in step f) at 500-900 ° C. for 3-7 hours to obtain an alumina-zirconia composite oxide carrier;

h) 상기 g)단계에서 얻은 복합산화물 담체에 니켈 전구체를 사용하여 니켈을 함침시키는 단계;h) impregnating nickel using a nickel precursor to the composite oxide carrier obtained in step g);

i) 상기 h)단계에서 얻은 결과물을 75-125℃에서 12-36시간 동안 건조하는 단계; 및i) drying the resultant obtained in step h) at 75-125 ° C. for 12-36 hours; And

j) 상기 i)단계에서 얻은 건조물을 500-900℃에서 3-7시간 동안 열처리하여 알루미나-지르코니아 복합 담체에 담지된 니켈 촉매를 얻는 단계.j) heat treating the dried product obtained in step i) at 500-900 ° C. for 3-7 hours to obtain a nickel catalyst supported on an alumina-zirconia composite carrier.

본 발명에 있어서, 상기 c)단계에서 지르코늄 전구체(Zirconium precursor)란 최종 반응 후 지르코니아(Zirconia)가 될 수 있는 원료물질을 말하는 것으로, 지르코늄은 매우 안정한 물질로 이들을 나노 크기의 입자로 분쇄하거나 고르게 섞는 것은 매우 힘들뿐만 아니라 알코올 등의 유기용매에 녹지도 않는다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 지르코니아를 직접 반응시키거나 가공하지 않고, 지르코니아의 원료 물질인 전구체를 사용하여 혼합, 형태를 만들고 반응을 거쳐 (킬레이트화 반응, 수화반응, 축합반응 및 고온 열처리) 원하는 형태를 가지는 촉매용 담체를 만들게 된다. 또한, 본 발명의 지르코늄 전구체는 상기 지르코늄을 유기용매에 녹일 수 있는 한 어떠한 전구체, 예컨대 수화물, 산화물 등도 사용할 수 있다.In the present invention, the zirconium precursor (zirconium precursor) in the step c) refers to a raw material that can be a zirconia (Zirconia) after the final reaction, zirconium is a very stable material to grind or evenly mix them into nano-sized particles It is very hard and does not dissolve in organic solvents such as alcohol. Therefore, in the embodiment of the present invention, the zirconia is not directly reacted or processed, but the precursor, which is a raw material of zirconia, is mixed, made into a form, and subjected to a reaction (chelation reaction, hydration reaction, condensation reaction, and high temperature heat treatment). It will make a carrier for the catalyst having. In addition, the zirconium precursor of the present invention may be used any precursor such as hydrate, oxide, etc. as long as the zirconium can be dissolved in an organic solvent.

본 발명에 있어서, 상기 a)단계에서 유기 용매는 종류에 관계없이 사용될 수 있으며, 예컨대 톨루엔, 2-부탄올, 벤젠, 에틸벤젠, 트리메틸벤젠, 크실렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세톤, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, n-헥산, 이소프로필알콜, 트리클로로에틸렌, 1,1,1-트리클로로에탄 및 펜탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유기용매가 사용될 수 있으나 톨루엔이 바람직하며, 염기 촉매는 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 트리메틸아민, N-메틸피롤리딘, 피리딘, 4-(N,N-디메틸아미노)피리딘, 4-(N,N-디에틸아미노)피리딘, N,N-디메틸포 름아미드 및 1-메틸-2-피롤리돈으로 이루어진군으로부터 선택된 하나이상의 염기 촉매가 사용될 수 있으나 트리에틸아민이 바람직하다.In the present invention, the organic solvent in step a) may be used regardless of type, such as toluene, 2-butanol, benzene, ethylbenzene, trimethylbenzene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone, ethyl One or more organic solvents selected from the group consisting of acetate, butyl acetate, n-hexane, isopropyl alcohol, trichloroethylene, 1,1,1-trichloroethane and pentane may be used, but toluene is preferred, and the base catalyst is ethyl Amine, diethylamine, triethylamine, trimethylamine, N-methylpyrrolidine, pyridine, 4- (N, N-dimethylamino) pyridine, 4- (N, N-diethylamino) pyridine, N, N One or more base catalysts selected from the group consisting of -dimethylformamide and 1-methyl-2-pyrrolidone may be used but triethylamine is preferred.

본 발명에 있어서, 상기 c)단계에서 그래프팅이란 금속산화물 담체에 나노입자를 담지하는 방법 중의 하나로서, 금속산화물 담체 표면에 존재하는 기능기에 동종 또는 이종의 금속성분을 화학적으로 결합시켜 모담체 표면의 물리·화학적 특성을 개질하는 것을 의미한다. 따라서 함침, 공침, 기계적 혼합 등의 일반적인 담지방법과 비교해서 모담체의 기계적·열적 안정성을 유지하면서 표면의 물리·화학적 특성을 제어할 수 있는 매우 효과적인 방법이다.In the present invention, the grafting in the step c) is one of methods for supporting nanoparticles on the metal oxide carrier, the surface of the carrier by chemically bonding the same or different metal components to the functional group present on the surface of the metal oxide carrier Means to modify the physical and chemical properties of Therefore, it is a very effective method to control the physical and chemical properties of the surface while maintaining the mechanical and thermal stability of the matrix compared with the general supporting methods such as impregnation, coprecipitation, mechanical mixing.

본 발명의 촉매 제조방법에서, 상기 b)단계에서 지르코늄 알콕사이드는 지르코늄 부톡사이드(Zirconium Butoxide), 지르코늄 프로폭사이드(Zirconium Propoxide), 지르코늄 터셔리-부톡사이드(Zirconium tert-Butoxide), 지르코늄 이소프로폭사이드(Zirconium Isopropoxide) 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것이 바람직하다.In the catalyst production method of the present invention, the zirconium alkoxide in the step b) is zirconium butoxide (Zirconium Butoxide), zirconium Propoxide, zirconium tert-Butoxide (Zirconium tert-Butoxide), zirconium isopropoxide It is preferably selected from the group consisting of zirconium isopropoxide and mixtures thereof.

본 발명의 촉매 제조방법에서, 상기 b)단계에서 킬레이트제는 2,4-펜탄다이온(2,4-Pentanedione), 에틸렌디아민테트라아세틱에시드(Ethylenediaminetetraacetic Acid), 트랜스-1,2-디아미노씨클로헥산테트라아세틱 에시드(trans-1,2-Diaminocyclohexanetetraacetic Acid) 및 디에틸렌트리아민펜타아세틱 에시드(Diethylenetriaminepentaacetic acid)로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것이 바람직하다.In the catalyst production method of the present invention, the chelating agent in step b) 2,4-pentanedione (2,4-Pentanedione), ethylenediaminetetraacetic acid (Ethylenediaminetetraacetic acid), trans-1,2-diamino It is preferably one selected from the group consisting of cyclo-1,2-Diaminocyclohexanetetraacetic acid and diethylenetriaminepentaacetic acid.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 촉매를 유효 성분으로 함유하는 액화천연가스로부터 수소가스 제조를 위한 수증기 개질반응용 촉매 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a catalyst composition for steam reforming reaction for producing hydrogen gas from liquefied natural gas containing the catalyst according to the present invention as an active ingredient.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 촉매를 수증기 개질반응기에 충진시키는 제 1단계 및 500 내지 900℃의 반응 온도에서 액화천연가스와 수증기를 공간속도 1,000-500,000 ml/g-촉매·h로 반응기 내의 촉매층을 통과시키는 제 2단계를 포함하는 수증기 개질반응에 의한 액화천연가스로부터 수소가스 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, the present invention is the first step to charge the catalyst according to the present invention to the steam reforming reactor and the reaction temperature of 500 to 900 ℃ liquefied natural gas and water vapor at a space velocity of 1,000-500,000 ml / g Provided is a method for producing hydrogen gas from liquefied natural gas by a steam reforming reaction comprising a second step of passing a catalyst layer in a reactor with a catalyst.

상기 수증기 개질반응은 반응기의 온도를 500 내지 900℃로 유지하면서 액화천연가스 및 수증기를 운반기체(질소)와 함께 흘려주면서 반응을 수행하게 되는데, 이 때 반응온도가 500℃ 미만이면 충분한 촉매 활성을 기대할 수 없으며, 900℃ 이상이면 촉매의 소결 등으로 인한 안정성이 저하되어 바람직하지 못하다.The steam reforming reaction is performed while flowing the liquefied natural gas and steam together with a carrier gas (nitrogen) while maintaining the temperature of the reactor at 500 to 900 ° C. At this time, if the reaction temperature is less than 500 ° C, sufficient catalytic activity is achieved. Unexpectedly, when it is 900 degreeC or more, stability by the sintering of a catalyst falls, etc., and is unpreferable.

본 발명의 수소가스 제조방법에서, 상기 제 2단계에서 액화천연가스와 수증기는 부피비가 1:10 내지 1:1로 상기 촉매층을 통과시켜 주는 것이 바람직한데, 반응물인 액화천연가스와 수증기의 부피비가 1:10 미만이면 충분한 활성을 기대할 수 없으며 부피피 1:1을 초과하면 에너지 효율적인 측면에서 바람직하지 못하다.In the hydrogen gas production method of the present invention, the liquefied natural gas and water vapor in the second step is preferably passed through the catalyst layer in a volume ratio of 1:10 to 1: 1, the volume ratio of the liquefied natural gas and water vapor as a reactant is If it is less than 1:10, sufficient activity cannot be expected, and if it exceeds volumetric volume 1: 1, it is unpreferable in terms of energy efficiency.

본 발명의 수소가스 제조방법에서, 상기 제 1단계 후에 반응기 내에 충진된 촉매를 질소와 수소의 혼합가스로 환원시키는 전처리 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 액화천연가스의 수증기 개질반응에서 활성상은 니켈산화종이 아니라 환원된 니켈종이므로 모든 니켈계 촉매에서는 반응을 수행하기 전에 수소를 사용하여 환원하는 전처리 과정을 거치는 것이 바람직하다. In the hydrogen gas production method of the present invention, after the first step is characterized in that it further comprises a pretreatment process for reducing the catalyst charged in the reactor to a mixed gas of nitrogen and hydrogen. In general, in the steam reforming reaction of liquefied natural gas, since the active phase is a reduced nickel species, not nickel oxide species, it is preferable that all nickel catalysts undergo a pretreatment process of reducing with hydrogen before performing the reaction.

본 발명에 있어서, 상기 전처리 과정에 사용되는 혼합가스는 수소와 질소의 부피비가 1:15 내지 1:5인 것이 바람직한데, 부피비가 1:15 미만이면 충분한 환원이 이루어지지 않으며, 1:5 이상이면 환원에 필요한 수소의 양을 초과하므로 경제적이지 못하다.In the present invention, the mixed gas used in the pretreatment process is preferably a volume ratio of hydrogen and nitrogen is 1:15 to 1: 5, when the volume ratio is less than 1:15, sufficient reduction is not made, 1: 5 or more This is not economical because it exceeds the amount of hydrogen required for reduction.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. Since these examples are only for illustrating the present invention, the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

제조예 1. 본 발명에 따른 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체의 제조Preparation Example 1 Preparation of Alumina-Zirconia Composite Oxide Carrier According to the Present Invention

유기 용매로는 톨루엔을 사용하였으며 알루미나는 시판되는 상용 알루미나 (Degussa 제품)를 사용하였다. 우선 톨루엔 100ml에 알루미나 분말 3g을 넣고 교반하면서 분산시켰다. 그리고 상기 용액에 염기 촉매인 트리에틸아민(Triethylamine, Aldrich 제품) 0.6ml를 교반 중에 첨가하여 상용 알루미나 표면의 하이드록실(OH)기를 충분히 활성화시켰다. 그리고 킬레이트(Chelate)화된 지르코늄 전구체를 제조하기 위해서 지르코늄 알콕사이드(Zirconium Alkoxide)를 킬레이트제(Chelating Ligand)를 이용하여 킬레이트(Chelate)화시켰는데, 지르코늄 알콕사이드(Zirconium Alkoxide)로는 지르코늄 부톡사이드(Zirconium Butoxide, Aldrich 제품)를 사용하였으며, 킬레이트제(Chelating Ligand)로는 2,4-펜탄다이온(2,4-Pentanedione, Aldrich 제품)을 사용하였다. 지르코늄 부톡사이드(Zirconium Butoxide) 2.4ml를 2,4-펜탄다이온(2,4-Pentanedione) 1.5ml와 함께 반응시켜서 최종적으로 킬레이트(Chelate)화된 지르코늄 전구체를 얻었다. 여기서, 알루미나와 반응하게 되는 즉, 상기와 같이 제조된 킬레이트화된 지르코늄 전구체에는 알루미나 담체를 기준으로 15.2 중량%이다. 지르코니아가 대부분 ZrO2의 형태로 존재한다고 본다면, 예컨대 AZ1의 경우 지르코늄은 3.1 중량%, 지르코니아는 4.2 중량%이며, AZ2의 경우 지르코늄은 4.1 중량%, 지르코니아는 5.7 중량%가 된다 (표 1 참조).Toluene was used as the organic solvent, and commercially available alumina (Degussa) was used as the alumina. First, 3 g of alumina powder was added to 100 ml of toluene and dispersed with stirring. In addition, 0.6 ml of triethylamine (Triethylamine, Aldrich) as a base catalyst was added to the solution while stirring to sufficiently activate hydroxyl (OH) groups on the surface of commercial alumina. Zirconium alkoxide was chelated using a chelating ligand to prepare a chelated zirconium precursor, which was zirconium butoxide Aldrich), and 2,4-pentanedione (2,4-Pentanedione, Aldrich) was used as a chelating agent (Chelating Ligand). 2.4 ml of zirconium butoxide was reacted with 1.5 ml of 2,4-pentanedione to obtain a chelated zirconium precursor. Here, the chelated zirconium precursor which is reacted with alumina, that is, prepared as described above, is 15.2 wt% based on the alumina carrier. Considering that zirconia is mostly present in the form of ZrO 2 , for example, AZ1 is 3.1 wt% of zirconium, 4.2 wt% of zirconia, 4.1 wt% of zirconium and 5.7 wt% of zirconia (see Table 1). .

상기 단계에서 얻어진 결과물을 지르코늄 전구체로 활용하여 표면이 활성화된 알루미나를 포함하는 용액에 첨가하여 그래프팅(Grafting)시켰다. 상기 단계에서 얻어진 결과물을 지르코늄 전구체로 활용하여 표면이 활성화된 알루미나를 포함하는 용액에 첨가하여 상온에서 5시간 동안 충분히 그래프팅(Grafting)시켰다. 상기 그래프팅(Grafting)이 끝난 용액을 톨루엔과 부탄올로 충분히 세척 및 원심분리하는 과정을 3회 반복하여 미반응 지르코늄 전구체와 반응 부산물을 깨끗하게 제거했다. 상기 단계에서 얻어진 슬러리에 100ml의 증류수를 첨가하여 상온에서 5시간 동안 유지하여 그래프팅(Grafting)된 지르코늄 전구체의 수화 및 축합반응을 진행시켰다. 상기 단계에서 얻어진 용액을 여과하여 100℃ 오븐에서 5시간 동안 건조시켰다. 상기 단계에서 건조된 분말을 700℃에서 5시간 동안 열처리하여 최종적으로 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체를 얻었는데, 이것을 AZ1으로 명명하였다. 도 1은 본 발명에 의한 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체 제조의 개략도인데, 여 기서 acac는 킬레이트제(Chelating Ligand)로 사용한 2,4-펜탄다이온(2,4-Pentanedione)을 의미한다.The resultant obtained in the above step was used as a zirconium precursor and grafted by adding it to a solution containing activated alumina. The resultant obtained in the above step was used as a zirconium precursor and added to a solution containing alumina whose surface was activated, and was sufficiently grafted at room temperature for 5 hours. The grafted solution was washed and centrifuged three times with toluene and butanol sufficiently to remove unreacted zirconium precursors and reaction by-products. 100 ml of distilled water was added to the slurry obtained in the above step and maintained at room temperature for 5 hours to proceed with the hydration and condensation reaction of the grafted zirconium precursor. The solution obtained in the above step was filtered and dried in an oven at 100 ° C. for 5 hours. The dried powder was heat-treated at 700 ° C. for 5 hours to finally obtain an alumina-zirconia composite oxide carrier, which was named AZ1. Figure 1 is a schematic diagram of alumina-zirconia composite oxide carrier prepared according to the present invention, where acac means 2,4-pentanedione (2,4-Pentanedione) used as a chelating agent (Chelating Ligand).

제조예 2. 본 발명에 따른 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체의 제조Preparation Example 2 Preparation of Alumina-Zirconia Composite Oxide Carrier According to the Present Invention

상기 제조예 1의 방법을 따르되, 최종적으로 얻어진 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체의 지르코늄 함량을 높이기 위해 상용 알루미나 대신에 제조예 1에 의해 제조된 AZ1 담체를 사용하여 제조예 1의 방법을 1회 반복하여 최종적으로 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체를 얻었는데, 이것을 AZ2으로 명명하였다. 지르코늄의 함량을 더욱 높이기 위해 알루미나 대신 AZ2를 사용하여 제조예 1의 과정을 1회 반복하여 최종적으로 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체를 얻었는데, 이를 AZ3으로 명명하였다. 또한 지르코늄 함량을 더더욱 높이기 위해 알루미나 대신 AZ3을 사용하여 제조예 1의 과정을 1회 반복하여 최종적으로 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체를 얻었는데, 이를 AZ4로 명명하였다.Following the method of Preparation Example 1, but in order to increase the zirconium content of the finally obtained alumina-zirconia composite oxide carrier by repeating the method of Preparation Example 1 using the AZ1 carrier prepared in Preparation Example 1 instead of commercial alumina Finally, an alumina-zirconia composite oxide carrier was obtained, which was named AZ2. In order to further increase the content of zirconium, the procedure of Preparation Example 1 was repeated once using AZ2 instead of alumina to finally obtain an alumina-zirconia composite oxide carrier, which was named AZ3. In addition, in order to further increase the content of zirconium, using AZ3 instead of alumina, the process of Preparation Example 1 was repeated once to finally obtain an alumina-zirconia composite oxide carrier, which was named AZ4.

제조예 3. 본 발명에 따른 알루미나-지르코니아 담체에 담지된 니켈 촉매의 제조Preparation Example 3 Preparation of Nickel Catalyst Supported on an Alumina-Zirconia Carrier According to the Present Invention

제조예 1 및 제조예 2에 따라서 제조된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체 AZ1, AZ2, AZ3 및 AZ4 담체에 각각 담지 촉매 전체를 기준으로 20중량%의 니켈을 일반적인 함침법에 의해 함침하였다. 이를 위해 1ml의 증류수에 0.996g의 니켈 나이트레이트헥사하이드레이트(Nickel Nitratehexahydrate, Aldrich 제품)을 충분히 녹인 후, 1g의 AZ1, AZ2, AZ3 및 AZ4 담체 각각을 넣어서 충분한 함침이 일어날 수 있게 균일하게 혼합하는 과정을 거쳤다. 상기 과정을 거친 뒤 100℃의 오븐에서 24시간 동안 건조시킨 후, 얻어진 분말을 700℃에서 5시간 동안 열처리하여서 최종적으로 각각의 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매를 얻게 되었는데, 이를 Ni/AZ1, Ni/AZ2, Ni/AZ3 및 Ni/AZ4으로 명명하였다.Alumina-zirconia composite oxide carriers AZ1, AZ2, AZ3 and AZ4 carriers prepared in Preparation Example 1 and Preparation Example 2 were impregnated with 20 wt% nickel based on the entire supported catalyst, respectively, by a general impregnation method. To this end, 0.996 g of nickel nitrate hexahydrate (manufactured by Aldrich) is sufficiently dissolved in 1 ml of distilled water, and then 1 g of AZ1, AZ2, AZ3, and AZ4 carriers are added to each other so that sufficient impregnation may occur. Have gone through. After the above process and drying in an oven at 100 ℃ for 24 hours, the obtained powder was heat-treated at 700 ℃ for 5 hours to finally obtain a nickel catalyst supported on each alumina-zirconia composite oxide carrier, Ni / It was named AZ1, Ni / AZ2, Ni / AZ3, and Ni / AZ4.

제조예 4. 상용 알루미나에 담지된 니켈 촉매의 제조Preparation Example 4 Preparation of Nickel Catalyst Supported on Commercial Alumina

1ml의 증류수에 0.996g의 니켈 나이트레이트헥사하이드레이트(Nickel Nitratehexahydrate, Aldrich 제품)를 충분히 녹인 후, 1g의 상용 알루미나(Degussa 제품)을 넣어서 일반적인 함침법으로 균일하게 함침하였다. 상기 과정을 거친 뒤 100℃의 오븐에서 24시간 동안 건조시킨 후, 얻어진 분말을 700℃에서 5시간 동안 열처리하여서 최종적으로 Ni/Al2O3 담지 촉매를 얻게 되었는데, 편리한 표기를 위해서 상용 알루미나를 AZ0으로 명명하였고, 제조된 담지 촉매를 Ni/AZ0으로 명명하였다.After sufficiently dissolving 0.996 g of nickel nitrate hexahydrate (manufactured by Aldrich) in 1 ml of distilled water, 1 g of commercial alumina (manufactured by Degussa) was added and uniformly impregnated with a general impregnation method. After the above process and drying in an oven at 100 ℃ for 24 hours, the obtained powder was heat-treated at 700 ℃ for 5 hours to finally obtain a supported catalyst Ni / Al 2 O 3 , commercially available alumina for convenient labeling AZ0 The supported catalyst prepared was named Ni / AZ0.

실험예 1. 본 발명에 의한 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체의 구성 성분 및 결정 구조Experimental Example 1. Constituents and Crystal Structure of the Alumina-Zirconia Composite Oxide Carrier According to the Present Invention

표 1은 본 발명의 제조예 1 및 제조예 2에 의해 제조된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체(AZ1, AZ2, AZ3 및 AZ4)와 상용 알루미나(AZ0)의 원소분석(ICP-AES) 결과이다. 이로부터 그래프팅(Grafting) 처리 횟수가 많아질수록 지르코늄의 함량이 높아지는 것을 알 수 있다. 하지만 그래프팅(Grafting)된 지르코늄의 함량이 10중량% 이하로 소량인 것을 확인할 수 있는데, 이는 킬레이트(Chelate)화된 지르코늄 전구체가 3개의 킬레이트(Chelate)화된 리간드(Ligand)와 1개의 부톡사이드 리간드를 가지기 때문이다. 킬레이트(Chelate)화된 리간드(Ligand)는 그래프팅(Grafting) 반응에서 지르코늄 입자들의 응집을 완화하고, 그 이후에 그래프팅(Grafting)된 지르코늄 전구체의 수화·축합 반응에서는 지르코니아 입자의 삼차원적인 성장을 방지하는 역할을 하기 때문이다. 도 2는 본 발명에 의해 제조된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체와 상용 알루미나의 X-선 회절 분석결과 그래프를 나타낸 것이다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 모든 담체에서 상용 알루미나가 가지는 γ-알루미나의 특성피크가 발달한다. 이로부터 본 발명에 의한 그래프팅(Grafting)법을 통해서는 지르코니아가 도입되더라도 모담체인 상용 알루미나의 결정구조가 그대로 유지되는 것을 알 수 있다. 또한 주목할만한 사실은 본 발명의 제조예 1 및 제조예 2에 의해 제조된 AZ1, AZ2 및 AZ3 담체에는 지르코니아의 특성피크(지르코니아의 테트라고날 상)가 발달하지 않는다는 것이며, 제조예 2에 의해 제조된 AZ4 담체의 경우에도 매우 미미하게 발달할 뿐이라는 것이다. 이는 본 발명의 제조예 1 및 제조예 2의 방법에 의해 제조된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체 AZ1, AZ2, AZ3 및 AZ4 상에 지르코니아가 매우 작은 크기로 고분산되어 X-선 회절분석의 검출한계보다 작게 그래프팅(Grafting) 되었기 때문이다. 다시 말해서, 본 발명에 따른 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체의 경우, 킬레이트(Chelate)화된 지르코늄 전구체를 그래프팅(Grafting)함으로써 지르코니아를 고분산시킬 수 있었음을 알 수 있다.Table 1 shows the results of elemental analysis (ICP-AES) of alumina-zirconia composite oxide carriers (AZ1, AZ2, AZ3 and AZ4) and commercial alumina (AZ0) prepared by Preparation Examples 1 and 2 of the present invention. From this, it can be seen that as the number of grafting processes increases, the content of zirconium increases. However, it can be seen that the content of the grafted zirconium is less than 10% by weight, which means that the chelated zirconium precursor has three chelated ligands and one butoxide ligand. Because it has. Chelated Ligand mitigates the agglomeration of zirconium particles in the grafting reaction and prevents the three-dimensional growth of zirconia particles in the hydration and condensation of the grafted zirconium precursor. Because it plays a role. Figure 2 shows a graph of the results of X-ray diffraction analysis of the alumina-zirconia composite oxide carrier prepared by the present invention and commercial alumina. As can be seen in Figure 2, the characteristic peak of γ-alumina of the commercial alumina in all the carriers develop. From the grafting method according to the present invention it can be seen that even if zirconia is introduced, the crystal structure of the commercial alumina as a carrier is maintained as it is. It is also noteworthy that the AZ1, AZ2 and AZ3 carriers prepared by Preparation Examples 1 and 2 of the present invention do not develop characteristic peaks of zirconia (tetragonal phase of zirconia), which are prepared by Preparation Example 2 Even AZ4 carriers are only marginally developing. This is because the zirconia is highly dispersed on the alumina-zirconia composite oxide carriers AZ1, AZ2, AZ3 and AZ4 prepared by the methods of Preparation Examples 1 and 2 of the present invention, so that it is higher than the detection limit of X-ray diffraction analysis. This is because it is grafted small. In other words, it can be seen that in the case of the alumina-zirconia composite oxide carrier according to the present invention, zirconia could be highly dispersed by grafting a chelatated zirconium precursor.

[표 1]. 본 발명에 의해 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체(AZ1, AZ2, AZ3 및 AZ4)와 상용 알루미나(AZ0)의 원소분석(ICP-AES) 결과TABLE 1 Elemental Analysis (ICP-AES) Results of Alumina-Zirconia Composite Oxide Supports (AZ1, AZ2, AZ3 and AZ4) and Commercial Alumina (AZ0) According to the Present Invention

Figure 112007073291328-pat00001
Figure 112007073291328-pat00001

실험예 2. 본 발명에 의한 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매의 결정 구조Experimental Example 2 Crystal Structure of Nickel Catalyst Supported on an Alumina-Zirconia Composite Oxide Support According to the Present Invention

도 3은 본 발명에 의해 제조된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 수소 가스 제조용 니켈 촉매, 상용 알루미나에 담지된 니켈 촉매(Ni/AZ0) 및 상용 알루미나(AZ0)의 X-선 회절 분석결과 그래프를 나타낸 것이다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 모든 촉매 상에서 니켈산화종의 특성피크(점선)가 나타나는 것을 알 수 있으며, 이로부터 니켈이 성공적으로 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지되었음을 알 수 있다. 그래프팅(Grafting) 처리를 하지 않은 Ni/AZ0 촉매의 경우 알루미나 (440) 회절피크가 낮은 각도로 이동한 것을 확인할 수 있는데 이는 니켈 이온이 알루미나의 격자 안으로 들어가서 알루미나의 격자를 팽창시켰기 때문이며, 이러한 구조를 니켈 알루미네이트 상이라고 한다. 주목할 만한 사실은, 상용 알루미나에 담지된 니켈 촉매(Ni/AZ0)에서 보이는 알루미나 (440) 회절피크의 이동 이 본 발명에 의해 제조된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매 상에서는 미미하거나 나타나지 않는다는 것인데, 이는 본 발명에 따른 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매의 경우, 그래프팅(Grafting)된 지르코니아가 알루미나와 상호작용하여 니켈과 알루미나의 상호작용을 억제하고 결과적으로 니켈 알루미네이트 상의 형성을 억제하였기 때문이다. 3 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of the nickel catalyst for preparing hydrogen gas supported on the alumina-zirconia composite oxide carrier prepared according to the present invention, the nickel catalyst (Ni / AZ0) and commercial alumina (AZ0) supported on commercial alumina. It is shown. As can be seen in FIG. 3, it can be seen that characteristic peaks (dashed lines) of nickel oxide species appear on all catalysts, indicating that nickel was successfully supported on the alumina-zirconia composite oxide carrier. In the case of Ni / AZ0 catalyst without grafting, it can be seen that the alumina (440) diffraction peak is shifted at a low angle because nickel ions enter the lattice of alumina and expand the lattice of alumina. Is referred to as the nickel aluminate phase. Notably, the shift of the alumina 440 diffraction peaks seen in the nickel catalyst (Ni / AZ0) supported on commercial alumina is insignificant or does not appear on the nickel catalyst supported on the alumina-zirconia composite oxide carrier prepared by the present invention. In the case of the nickel catalyst supported on the zirconia highly dispersed alumina-zirconia composite oxide carrier according to the present invention, the grafted zirconia interacts with alumina to inhibit the interaction between nickel and alumina and consequently This is because the formation of the nickel aluminate phase was suppressed.

실시예 1. 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매를 이용한 액화천연가스의 수증기 개질반응 특성Example 1 Steam Reforming of Liquefied Natural Gas Using Nickel Catalyst Supported on an Alumina-Zirconia Composite Oxide Support

제조예 3 및 제조예 4의 방법에 의해 제조된 5종의 니켈 담지 촉매를 이용하여 메탄과 에탄의 혼합가스로 구성된 액화천연가스의 수증기 개질반응에 의한 수소가스 제조 반응을 수행하였다. 반응물로 사용된 메탄과 에탄의 혼합가스로 이루어진 액화천연가스는 메탄 92부피% 및 에탄 8부피%로 구성되었다. 수증기 개질반응을 위해 촉매를 반응기에 충진시키고, 반응 전에 700℃에서 질소(30ml)와 수소(3ml)의 혼합가스로 촉매를 3시간 동안 환원시킨 후, 반응물이 반응기 안의 촉매층을 연속적으로 통과하면서 반응이 진행되도록 하였다. 반응물의 공간속도(Space Velocity)는 27,000ml/h·g-촉매로 유지하였으며, 반응물인 수증기/액화천연가스의 부피비는 1.9로 유지하였다. 액화천연가스의 수증기 개질반응은 600℃에서 수행되었다. 액화천연가스의 전환율, 건가스 중 수소가스의 조성은 하기 수학식 1, 2에 의해 각각 계산하였다.Hydrogen gas production reaction was carried out by steam reforming of liquefied natural gas consisting of a mixed gas of methane and ethane using five nickel supported catalysts prepared by the methods of Preparation Example 3 and Preparation Example 4. The liquefied natural gas, consisting of a mixture of methane and ethane used as reactants, consisted of 92% methane and 8% ethane. The catalyst was charged to the reactor for steam reforming, and the catalyst was reduced with a mixed gas of nitrogen (30 ml) and hydrogen (3 ml) at 700 ° C. for 3 hours before the reaction, and then the reaction was continuously passed through the catalyst layer in the reactor. This was allowed to proceed. The space velocity of the reactants was maintained at 27,000 ml / h · g-catalyst, and the volume ratio of the reactant water vapor / liquefied natural gas was maintained at 1.9. Steam reforming of liquefied natural gas was carried out at 600 ° C. The conversion rate of the liquefied natural gas and the composition of the hydrogen gas in the dry gas were respectively calculated by the following equations (1) and (2).

Figure 112007073291328-pat00002
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Figure 112007073291328-pat00003
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도 4는 반응시간에 따른 몇몇 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 담지 촉매의 액화천연가스 전환율 변화추이 나타낸 대표적인 결과이다. 본 발명의 제조예 3의 방법에 따라 각각 제조된 Ni/AZ2 및 Ni/AZ4 촉매는 약 1000분의 반응시간 동안에도 안정적이고 높은 촉매 활성을 보였지만, 제조예 4의 방법에 의해 제조된 상용 알루미나 담체에 담지된 니켈 촉매(Ni/AZ0)의 경우는 급격한 활성저하가 나타났는데, 이는 촉매 표면에서 진행되는 탄소 침적 반응 및 니켈 입자의 소결에 따른 촉매 비활성화 때문이다. 이처럼 본 발명에 따른 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매의 경우, 소량의 지르코니아를 고분산시켜 그래프팅(Grafting)함으로써 촉매의 수증기 흡착능력을 증대시켜 촉매 표면에 흡착된 탄화수소 종의 기화반응을 원활하게 하여 장기간의 운전에도 촉매 비활성화가 나타나지 않고 높은 활성을 유지할 수 있었고, 또한, 앞에서 언급하였듯이 고분산된 지르코니아가 알루미나와 상호작용하여 비활성상인 니켈 알루미네이트 상의 형성을 억제하였기 때문에 높은 촉매 활성을 나타내었다고 볼 수 있다.Figure 4 is a representative result showing the change in the liquefied natural gas conversion rate of the nickel-supported catalyst supported on some alumina-zirconia composite oxide carrier with the reaction time. Ni / AZ2 and Ni / AZ4 catalysts prepared according to the method of Preparation Example 3 of the present invention showed stable and high catalytic activity even for a reaction time of about 1000 minutes, but were commercially available alumina carrier prepared by the method of Preparation Example 4. In the case of the supported nickel catalyst (Ni / AZ0), a sudden decrease in activity was shown due to the carbon deposition reaction proceeding on the catalyst surface and the catalyst deactivation due to the sintering of the nickel particles. As described above, in the case of the nickel catalyst supported on the alumina-zirconia composite oxide carrier according to the present invention, a small amount of zirconia is highly dispersed and grafted to increase the water vapor adsorption capacity of the catalyst to vaporize the hydrocarbon species adsorbed on the catalyst surface. It was possible to maintain high activity without any catalyst deactivation even during long-term operation. Also, as mentioned above, high-dispersed zirconia interacted with alumina and inhibited formation of inactive phase nickel aluminate phase, resulting in high catalytic activity. It can be seen that.

도 5와 도 6은 각각 반응개시 400분 후, 지르코늄 함량에 따른 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매 및 상용 알루미나에 담지된 니켈 촉매(Ni/AZ0)의 액화천연가스 전환율과 건가스 중 수소가스의 조성 그래프이다. 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 액화천연가스의 전환율 및 건가스 중 수소가스의 조성은 Ni/AZ2 > Ni/AZ3 > Ni/AZ1 > Ni/AZ4 > Ni/AZ0의 순서로 감소하였으며, 제조된 촉매 중에서는 Ni/AZ2 촉매의 활성이 가장 우수한 것으로 나타났다. 이는 본 발명에 의한 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 담지 촉매는 포함된 지르코니아의 함량에 따라 액화천연가스의 수증기 개질반응에 적합한 니켈과 담체의 상호작용 및 표면구조를 갖는 것을 의미하며, 본 발명에 따른 액화천연가스의 수증기 개질반응에 의한 수소가스의 제조 목적에는 Ni/AZ2 촉매가 가장 적합한 물리·화학적 구조를 가지고 있음을 알 수 있다. 또한 본 발명에 의해 제조된 모든 촉매는 상용 알루미나에 담지된 니켈 촉매(Ni/AZ0)에 비하여 월등한 촉매 활성을 나타내는 것을 알 수 있는데, 이로부터 본 발명에서 의도한데로 소량의 지르코니아를 그래프팅(Grafting)시켜 제조한 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체가 수증기 개질반응용 니켈 담지 촉매의 담체로서 매우 효과적인 것을 알 수 있다.5 and 6 show the conversion of liquefied natural gas and dry gas of the nickel catalyst supported on the alumina-zirconia composite oxide carrier and the nickel catalyst (Ni / AZ0) supported on the commercial alumina according to the zirconium content. It is a composition graph of hydrogen gas. 5 and 6, the conversion rate of liquefied natural gas and the composition of hydrogen gas in dry gas decreased in the order of Ni / AZ2> Ni / AZ3> Ni / AZ1> Ni / AZ4> Ni / AZ0. Among these catalysts, the activity of the Ni / AZ2 catalyst was found to be the best. This means that the nickel-supported catalyst supported on the alumina-zirconia composite oxide carrier according to the present invention has a surface structure and interaction between nickel and the carrier suitable for steam reforming of liquefied natural gas according to the amount of zirconia included. For the purpose of producing hydrogen gas by steam reforming of liquefied natural gas according to the present invention, it can be seen that the Ni / AZ2 catalyst has the most suitable physical and chemical structure. In addition, it can be seen that all catalysts prepared by the present invention exhibit superior catalytic activity compared to nickel catalysts (Ni / AZ0) supported on commercial alumina. From this, a small amount of zirconia is grafted as intended in the present invention. It can be seen that the alumina-zirconia composite oxide carrier prepared by grafting) is very effective as a carrier of the nickel supported catalyst for steam reforming reaction.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 담지 촉매는 액화천연가스의 수증기 개질반응에서, 상용 알루미나 담체에 담지된 니켈 촉매보다 장시간에 걸쳐 월등히 뛰 어나고 안정적인 촉매 활성을 보였다. 또한 소량의 지르코니아를 그래프팅 시켜서 매우 경제적으로 액화천연가스의 수증기 개질반응에 의한 수소가스 제조에 적합한 니켈 담지 촉매의 담체를 제조할 수 있다.As described above, according to the present invention, the nickel-supported catalyst supported on the zirconia-highly dispersed alumina-zirconia composite oxide carrier is superior to the nickel catalyst supported on the commercial alumina carrier for a long time in the steam reforming reaction of liquefied natural gas. It showed excellent and stable catalytic activity. In addition, by grafting a small amount of zirconia, a carrier of a nickel supported catalyst suitable for producing hydrogen gas by steam reforming of liquefied natural gas can be produced very economically.

도 1은 본 발명에 따른 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체 제조의 개략도이다.1 is a schematic view of preparing an alumina-zirconia composite oxide carrier according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따라 제조된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체와 상용 알루미나의 X-선 회절 분석결과 그래프이다.Figure 2 is a graph of the X-ray diffraction analysis of the alumina-zirconia composite oxide carrier prepared according to the present invention and commercial alumina.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매, 상용 알루미나에 담지된 니켈 촉매 및 상용 알루미나의 X-선 회절 분석결과 그래프이다.3 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of a nickel catalyst supported on an alumina-zirconia composite oxide carrier prepared according to the present invention, a nickel catalyst supported on commercial alumina and commercial alumina.

도 4는 반응시간에 따른 본 발명에 의해 제조된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 수소가스 제조용 니켈 촉매 및 상용 알루미나에 담지된 니켈 촉매의 액화천연가스 전환율 변화추이 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing a change in liquefied natural gas conversion rate of the nickel catalyst for hydrogen gas production supported on the alumina-zirconia composite oxide support prepared by the present invention and the nickel catalyst supported on commercial alumina according to the reaction time.

도 5는 반응개시 400분 후, 지르코늄 함량에 따른 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매 및 상용 알루미나에 담지된 니켈 촉매의 액화천연가스 전환율 그래프이다.5 is a graph illustrating the liquefied natural gas conversion of the nickel catalyst supported on the alumina-zirconia composite oxide carrier and the nickel catalyst supported on the commercial alumina according to the zirconium content after 400 minutes from the start of the reaction.

도 6는 반응개시 400분 후, 지르코늄 함량에 따른 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매 및 상용 알루미나에 담지된 니켈 촉매의 건가스 중 수소가스의 조성 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the composition of hydrogen gas in the dry gas of a nickel catalyst supported on an alumina-zirconia composite oxide carrier and a nickel catalyst supported on commercial alumina after 400 minutes from the start of the reaction.

Claims (12)

알루미나에 킬레이트화된 지르코늄전구체를 그래프팅(Grafting)하여 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체; 및 상기 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈을 포함하는 니켈촉매.Alumina-zirconia composite oxide carrier in which zirconia is highly dispersed by grafting zirconium precursors chelated to alumina; And nickel supported on the alumina-zirconia composite oxide carrier. 제 1항에 있어서, 상기 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체는 담체 전체에 대하여 1 내지 10 중량%의 지르코늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈촉매.The nickel catalyst of claim 1, wherein the alumina-zirconia composite oxide carrier comprises 1 to 10% by weight of zirconium based on the total carrier. 삭제delete 하기 단계를 포함하는 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체의 제조방법:Method for preparing a zirconia highly dispersed alumina-zirconia composite oxide carrier comprising the following steps: a) 유기 용매에 알루미나를 분산시킨 후, 염기 촉매를 첨가하여 알루미나 표면의 하이드록실(OH)기를 활성화 시키는 단계;a) dispersing alumina in an organic solvent, and then adding a base catalyst to activate hydroxyl (OH) groups on the surface of the alumina; b) 지르코늄 알콕사이드를 킬레이트제(Chelating Ligand)를 이용하여 킬레이트화된 지르코늄 전구체를 얻는 단계;b) chelating the zirconium alkoxide using a chelating Ligand to obtain a zirconium precursor; c) 상기 a)단계에서 얻은 용액에 상기 b)단계의 킬레이트화된 지르코늄 전구체를 첨가하여 반응시켜 그래프팅(Grafting) 시키는 단계;c) grafting by adding the chelated zirconium precursor of step b) to the solution obtained in step a); d) 상기 c)단계에서 그래프팅이 끝난 용액을 유기 용매로 세척하고 원심분리 하여 슬러리를 얻는 단계;d) washing the grafted solution in step c) with an organic solvent and centrifuging to obtain a slurry; e) 상기 d)단계에서 얻은 슬러리에 증류수를 넣어 상온에서 그래프팅된 지르코늄 전구체의 수화 및 축합반응을 유도하는 단계;e) adding distilled water to the slurry obtained in step d) to induce hydration and condensation reaction of the zirconium precursor grafted at room temperature; f) 상기 e)단계에서 얻은 용액을 여과한 후, 75-125℃에서 12-36시간 동안 건조하는 단계; 및f) filtering the solution obtained in step e) and drying at 75-125 ° C. for 12-36 hours; And g) 상기 f)단계에서 얻은 건조물을 500-900℃에서 3-7시간 동안 열처리하여 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체를 얻는 단계;g) heat treating the dried product obtained in step f) at 500-900 ° C. for 3-7 hours to obtain an alumina-zirconia composite oxide carrier; 하기 단계를 포함하는 지르코니아가 고분산된 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된 니켈 촉매의 제조방법:A method for preparing a nickel catalyst supported on a zirconia highly dispersed alumina-zirconia composite oxide carrier comprising the following steps: a) 유기 용매에 알루미나를 분산시킨 후, 염기 촉매를 첨가하여 알루미나 표면의 하이드록실(OH)기를 활성화 시키는 단계;a) dispersing alumina in an organic solvent, and then adding a base catalyst to activate hydroxyl (OH) groups on the surface of the alumina; b) 지르코늄 알콕사이드를 킬레이트제(Chelating Ligand)를 이용하여 킬레이트화된 지르코늄 전구체를 얻는 단계;b) chelating the zirconium alkoxide using a chelating Ligand to obtain a zirconium precursor; c) 상기 a)단계에서 얻은 용액에 상기 b)단계의 킬레이트화된 지르코늄 전구체를 첨가하여 반응시켜 그래프팅(Grafting) 시키는 단계;c) grafting by adding the chelated zirconium precursor of step b) to the solution obtained in step a); d) 상기 c)단계에서 그래프팅이 끝난 용액을 유기 용매로 세척하고 원심분리하여 슬러리를 얻는 단계;d) washing the grafted solution in step c) with an organic solvent and centrifuging to obtain a slurry; e) 상기 d)단계에서 얻은 슬러리에 증류수를 넣어 상온에서 그래프팅된 지르코늄 전구체의 수화 및 축합반응을 유도하는 단계;e) adding distilled water to the slurry obtained in step d) to induce hydration and condensation reaction of the zirconium precursor grafted at room temperature; f) 상기 e)단계에서 얻은 용액을 여과한 후, 75-125℃에서 12-36시간 동안 건조하는 단계;f) filtering the solution obtained in step e) and drying at 75-125 ° C. for 12-36 hours; g) 상기 f)단계에서 얻은 건조물을 500-900℃에서 3-7시간 동안 열처리하여 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체를 얻는 단계;g) heat treating the dried product obtained in step f) at 500-900 ° C. for 3-7 hours to obtain an alumina-zirconia composite oxide carrier; h) 상기 g)단계에서 얻은 복합산화물 담체에 니켈 전구체를 사용하여 니켈을 함침시키는 단계;h) impregnating nickel using a nickel precursor to the composite oxide carrier obtained in step g); i) 상기 h)단계에서 얻은 결과물을 75-125℃에서 12-36시간 동안 건조하는 단계; 및i) drying the resultant obtained in step h) at 75-125 ° C. for 12-36 hours; And j) 상기 i)단계에서 얻은 건조물을 500-900℃에서 3-7시간 동안 열처리하여 알루미나-지르코니아 복합 담체에 담지된 니켈 촉매를 얻는 단계.j) heat treating the dried product obtained in step i) at 500-900 ° C. for 3-7 hours to obtain a nickel catalyst supported on an alumina-zirconia composite carrier. 제 5항에 있어서, 상기 b)단계에서 지르코늄 알콕사이드는 지르코늄 부톡사이드(Zirconium Butoxide), 지르코늄 프로폭사이드(Zirconium Propoxide), 지르코늄 터셔리-부톡사이드(Zirconium tert-Butoxide), 지르코늄 이소프로폭사이드(Zirconium Isopropoxide) 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 니켈 촉매의 제조방법.According to claim 5, wherein the zirconium alkoxide in step b) is zirconium butoxide (Zirconium Butoxide), zirconium propoxide (Zirconium Propoxide), zirconium tert-Butoxide (Zirconium tert-Butoxide), zirconium isopropoxide ( Zirconium Isopropoxide) and a method for producing a nickel catalyst, characterized in that selected from the group consisting of them. 제 5항에 있어서, 상기 b)단계에서 킬레이트제는 2,4-펜탄다이온(2,4-Pentanedione), 에틸렌디아민테트라아세틱에시드(Ethylenediaminetetraacetic Acid), 트랜스-1,2-디아미노씨클로헥산테트라아세틱 에시드(trans-1,2-Diaminocyclohexanetetraacetic Acid) 및 디에틸렌트리아민펜타아세틱 에시드(Diethylenetriaminepentaacetic acid)로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 니켈 촉매의 제조방법.According to claim 5, wherein the chelating agent in step b) 2,4-pentanedione (2,4-Pentanedione), ethylenediaminetetraacetic acid (Ethylenediaminetetraacetic acid), trans-1,2-diaminocyclohexane Tetraacetic acid (trans-1,2-Diaminocyclohexanetetraacetic acid) and diethylenetriaminepentaacetic acid (Diethylenetriaminepentaacetic acid) A method for producing a nickel catalyst, characterized in that one selected from the group consisting of. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020070103010A 2007-10-12 2007-10-12 Nickel catalysts supported on alumina-zirconia oxide complex for steam reforming of liquefied natural gas and preparation methods therof KR100891903B1 (en)

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