KR101329861B1 - 고효율 고선택성 역수성가스 반응용 촉매 및 그 사용방법 - Google Patents

고효율 고선택성 역수성가스 반응용 촉매 및 그 사용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 역수성가스 반응용 촉매 및 그 사용방법에 관한 것으로, 역수성가스 반응용 촉매에 있어서, 백금 전구체가 타이타니아 담체에 담지된 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 및 그 사용방법을 제공하여, 역수성가스 반용용 촉매로 백금 전구체가 타이타니아 담체에 담지된 촉매를 사용함으로써, 촉매를 구성하는 담체와 활성금속과의 상호작용 및 활성금속의 크기를 제어하여 우수한 성능(전환율) 및 선택성을 나타내도록 할 수 있다.

Description

고효율 고선택성 역수성가스 반응용 촉매 및 그 사용방법{A HIGH ACTIVE AND SELECTIVE CATALYST FOR RWGS REACTION AND ITS USING METHOD}
본 발명은 역수성가스 반응용 촉매 및 그 사용방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 배출원에서 포집된 이산화탄소를 수소를 환원제로 이용하여 일산화탄소로 분해할 수 있는 촉매 및 그 사용방법에 관한 것이다.
지구온난화 문제는 점점 가속화되고 있다. 이러한 지구온난화 문제에 가장 크게 영향을 미치는 물질은 이산화탄소로 알려져 있다. 현재 이산화탄소 저감 기술중 가장 각광받고 있는 방법은 포집 및 저장이나, 포집 및 저장으로 이산화탄소를 저감하는 데에는 그 양에 한계가 있어, 최근에는 이산화탄소의 전환을 이용한 저감 기술이 가장 우수한 방법이라고 볼 수 있다.
이산화탄소의 전환은 크게 생물학적 전환과 화학적 전환으로 나뉠 수 있는데, 생물학적 전환법의 낮은 효율로 인하여 화학적 전환법에 더 많은 연구들이 집중되고 있다. 이러한 이산화탄소의 화학적 전환의 대표적인 예는 메탄올으로의 합성이며, 이는 종래기술인 캐미어 공정(등록특허공보 제138587호), 역수성가스 반응용 촉매(등록특허공보 제371088호) 및 기존문헌(Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 38(5), 1808~1812, 1999)에 기술되어 있다. 이에 의하면, 메탄올 합성시 2단계의 공정을 거치게 되는데, 1단계에서는 하기 반응식 1과 같이 역수성가스 반응을 통해 이산화탄소(CO2)의 일부를 일산화탄소(CO)와 물(H2O)로 전환한 후 생성된 물을 제거하고, 2단계에서는 CO2/CO/H2 혼합가스를 메탄올 합성 반응기에 주입하여 메탄올을 합성하는 공정이다.
[반응식 1]
Figure 112011042987398-pat00001
여기서, 1단계인 역수성반응공정의 전환율이 증가할수록 캐미어 공정의 전환율은 증가할 수 있으며, 메탄(CH4)의 형성이 억제되는 즉, 일산화탄소(CO)로의 선택성이 증가할수록 캐미어 공정이 유리하게 된다. 또한, 디메틸에테르(dimethyl ether; DME) 합성 공정에 관한 종래기술(등록특허공보 제555294호)에서도 역수성가스 반응 촉매를 전단에 이용하는 공정을 개시하고 있는데, 여기서도 메탄의 형성을 억제하는 촉매가 열적 내구성이 우수하며 공정의 보다 높은 전환율을 유도할 수 있음을 보이고 있다.
이러한 종래기술들은 우수한 전환율 및 선택성을 나타내기 위하여 Zn 계열 촉매 및 그 제조방법만을 제공하고 있다. 또한, Fe 계열 및 기타 촉매들의 경우에는 고온 및 환원 조건에서 운전하였을 경우 안정성 문제로 인해 사용할 수 없음을 개시하고 있다. 더욱이, 이들 종래기술들은 반응온도 550℃ 이하의 저온영역에서는 촉매의 성능이 현저히 감소되거나 촉매의 활성금속의 안정성이 좋지 않은 문제가 있다.(Appl. Catal. A. 211, 81~90, 2001) 이에, 귀금속을 사용하되 성능과 열적 안정성이 우수한 촉매를 개발한다면 공정의 효율 향상에 매우 유리한 해결책이 될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 반응온도 550℃ 이하의 저온영역에서도 우수한 이산화탄소 전환율을 나타내고, 주입되는 H2/CO2 몰비가 높은 조건에서도 우수한 선택성을 나타내는 역수성가스 반응용 촉매 및 그 사용방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
(1) 역수성가스 반응용 촉매에 있어서, 백금 전구체가 타이타니아 담체에 담지된 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매를 제공한다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 촉매는, 650℃ 이하에서 소성된 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매를 제공한다.
(3) 상기 (1)에 있어서, 상기 백금 전구체는, 함량이 상기 담체 100중량부에 대하여 0.1~3중량부인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매를 제공한다.
(4) 상기 (1)에 있어서, 상기 담체는, 비표면적이 100㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매를 제공한다.
(5) 상기 (1)에 있어서, 상기 촉매는, 하기 역수성가스 반응 조건에서의 이산화탄소 전환율이 반응온도 500℃에서 40% 이상이고, 반응온도 400℃에서 30% 이상인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매를 제공한다.
(역수성가스 반응 조건: 이산화탄소 25몰% 및 수소 75몰%를 촉매 0.5g이 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 전체유량 100㏄/min에서 반응시킴.)
상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은,
(6) 역수성가스 반응용 촉매 사용방법에 있어서, 상기 촉매는 백금 전구체 및 타이타니아 담체를 이용하여 순차적으로 담지, 건조 및 소성을 거쳐 제조되고, 상기 제조된 촉매를 이용하여 상기 역수성가스 반응을 550℃ 이하의 반응온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법을 제공한다.
(7) 상기 (6)에 있어서, 하기 역수성가스 반응 조건에서의 이산화탄소 전환율이 반응온도 500℃에서 40% 이상이고, 반응온도 400℃에서 30% 이상인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법을 제공한다.
(역수성가스 반응 조건: 이산화탄소 25몰% 및 수소 75몰%를 촉매 0.5g이 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 전체유량 100㏄/min에서 반응시킴.)
(8) 상기 (6)에 있어서, 상기 소성은, 650℃ 이하에서 소성된 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법을 제공한다.
(9) 상기 (6)에 있어서, 상기 백금 전구체는, 함량이 상기 담체 100중량부에 대하여 0.1~3중량부인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법을 제공한다.
(10) 상기 (6)에 있어서, 상기 담체는, 비표면적이 100㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법을 제공한다.
본 발명의 역수성가스 반응용 촉매 및 그 사용방법에 따르면, 역수성가스 반용용 촉매로 백금 전구체가 타이타니아 담체에 담지된 촉매를 사용함으로써, 촉매를 구성하는 담체와 활성금속과의 상호작용 및 활성금속의 크기를 제어하여 우수한 성능(전환율) 및 선택성을 나타내도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 역수성가스 반응용 촉매 및 그 사용방법에 따르면, 활성물질로 작용하는 백금 함량이 매우 적은 경우에도 우수한 이산화탄소 전환 특성을 갖도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에 따른 촉매의 이산화탄소 전환율을 나타낸 그래프,
도 2는 실시예 1에 따른 촉매의 시간 경과(반응온도 600℃)에 따른 CO2 전환율을 나타낸 그래프.
이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 신규의 역수성가스 반응용 촉매로서, 백금 전구체가 타이타니아 담체에 담지된 촉매를 제공한다. 이하, 본 발명에 따른 역수성가스 반응용 촉매의 제조과정을 통하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 역수성가스 반응용 촉매는 지지체(담체)인 타이타니아에 백금을 순차적으로 담지, 건조 및 소성 공정을 거쳐 제조된다.
상기 담지 공정은 활성금속을 지지체인 타이타니아에 담지하기 위하여 함침법을 이용한다. 여기서 본 발명자들은 활성금속으로 백금을 사용하고 상기 타이타니아를 지지체로 하여 담지하여 역수성가스 반응의 촉매로 사용할 경우, 고효율 및 고안정성의 역수성가스 반응이 진행됨을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
이때, 활성금속인 백금을 담지하기 위하여 백금 전구체를 수용액 상으로 타이타니아 지지체 100중량부 기준으로 0.1~3중량부를 용해시킨다. 본 발명에 따르면 상기 백금 전구체 투입량이 0.1중량부의 적은 함량일 경우에도 우수한 효율의 역수성가스 반응을 갖도록 할 수 있다. 다만, 0.1중량부 미만일 경우 촉매 활성이 낮아질 수 있고, 상기 백금 전구체 함량이 증가할수록 역수성가스 반응 효율이 향상되나, 3중량부를 초과하는 경우는 최종 제조되는 촉매의 표면적이 줄어 그 활성이 낮아질 수 있다.
또한, 상기 백금 전구체는 그 종류에 특별히 제한되는 것은 아니나, 염화백금 또는 백금질산염을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기와 같이 백금 전구체가 용해된 수용액에 정량된 타이타니아 지지체를 투입하고 충분히 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조한다. 상기 타이타니아 지지체는 그 비표면적이 클수록 역수성가스 반응 효율을 증가시킨다. 다만, 최종 제조되는 촉매의 역수성가스 반응용으로의 우수한 효과 발휘를 위해서는 100㎡/g 이상의 비표면적을 갖는 것이 바람직하다.
계속하여, 소성의 공정을 통하여 상기 슬러리의 수분을 제거함으로써 백금 전구체를 타이타니아 지지체에 담지하게 된다. 이때, 미세기공에 포함된 수분을 완전히 제거하기 위하여 건조설비에서 24시간 이상 충분히 건조시키는 것이 바람직하다.
이후 건조된 시료를 소성시킨다. 이때, 사용된 백금 전구체의 종류에 따라 제조공정이 다소 상이하다. 구체적으로, 염화백금을 사용한 경우에는 비활성 요소인 염소를 배제하기 위하여 소성 전에 환원 공정이 추가되고, 염소가 함유되지 않은 백금 전구체를 사용한 경우에는 환원 공정이 불필요하다.
상기 소성은 제조된 촉매의 열처리를 통하여 활성금속의 크기 및 분산도를 제어하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 역수성가스 반응용 촉매의 경우 활성금속으로 백금을 사용하여 상대적으로 낮은 온도인 650℃ 이하의 온도에서 소성으로도 우수한 효율의 역수성가스 반응이 수행될 수 있게 한다. 상기 소성온도가 650℃를 초과할 경우 500℃ 이하의 상대적으로 낮은 역수성가스 반응온도에서의 이산화탄소 전환율이 지나치게 낮아질 수 있다. 다만, 상기 소성온도가 낮을수록 이산화탄소 전환율은 증가하나 효과적인 일산화탄소로의 선택성을 위해서는 300℃ 이상인 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 역수성가스 반응용 촉매를 실제로 적용할 경우에는, 금속판, 금속 섬유(fiber), 세라믹 필터, 허니컴 등과 같은 구조물에 코팅하여 사용할 수 있으며, 촉매에 소량의 바인더를 첨가한 후 입자형 또는 모노리스(monolith)형으로 압출 가공하여 사용하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에서 촉매의 형태는 제한되지 않으며, 분말 형태를 비롯하여 허니컴, 슬레이트, 플레이트, 펠렛 등의 다양한 형태가 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 역수성가스 반응용 촉매는 역수성가스 반응온도를 550℃이하의 낮은 역수성가스 반응온도에서도 우수한 이산화탄소 전환율 및 일산화탄소 선택성을 갖도록 한다. 구체적으로 300℃ 정도의 매우 낮은 반응온도에서도 일정 정도의 이산화탄소 전환율을 갖도록 하며, 반응온도 400℃에서는 30% 이상, 반응온도 500℃에서는 40% 이상의 이산화탄소 전환율을 갖도록 할 수 있다.
실시예 1
백금 전구체로 염화백금 또는 백금질산염을 지지체인 타이타니아(비표면적 340㎡/g) 100중량부 기준으로 1중량부가 되도록 정량한 후 60℃ 이상의 가열된 증류수에 용해시켜 백금 수용액을 준비하였다. 상기 백금 수용액에 타이타니아 지지체를 투입하여 슬러리 형태로 제조한 후, 상기 슬러리를 진공 증발기를 사용하여 70℃ 및 교반조건 하에서 가열하였으며, 80~120℃의 온도에서 5~30시간 동안 건조시켜 미세기공에 포함된 수분을 완전히 제거하였다. 이후, 백금 전구체로 염화백금을 사용한 경우에는 300℃에서 3시간 동안 30% 수소/질소 가스를 이용하여 촉매의 염소를 배제시키고 공기 분위기 하에서 400℃로 4시간 동안 소성하여 촉매를 제조하였다. 반면, 백금 전구체로 염소가 함유되지 않은 백금질산염을 사용한 경우에는 공기 분위기 하에서 400℃에서 4시간 동안 소성 공정만을 적용하여 촉매를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 백금 전구체를 지지체인 타이타니아 100중량부 기준으로 0.1중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 백금 전구체를 지지체인 타이타니아 100중량부 기준으로 0.5중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 4
실시예 1에서 백금 전구체를 지지체인 타이타니아 100중량부 기준으로 3중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
[ 실험예 1]
상기 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 촉매를 이용하여 역수성가스 반응 실험을 수행하였다. CO2 21몰%, H2 30몰% 및 N2 49몰%로 이루어진 혼합가스를 제조된 촉매가 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 반응온도 300~600℃, 촉매 0.5g 및 전체유량 100㏄/min 조건으로 반응시키고, 하기 수학식 1에 따라 계산된 이산화탄소 전환율(%)을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112011042987398-pat00002
반응온도 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
300℃ 15 5 9 14
400℃ 28 13 23 28
500℃ 39 31 39 39
600℃ 49 44 49 50
상기 표 1을 참조하면, 백금 함량이 증가할수록 이산화탄소 전환율이 증가함을 알 수 있으며, 0.1중량부의 낮은 백금 함량(실시예 2)에서도 우수한 이산화탄소 전환율을 보이고 있음을 알 수 있다.
실시예 5
실시예 1에서 소성을 500℃ 온도에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 6
실시예 1에서 소성을 600℃ 온도에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 7
실시예 1에서 소성을 650℃ 온도에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
비교예
실시예 1에서 백금 전구체 대신 ZnO/Al2O3(몰비율 1:2)을 사용하고, 850℃에서 소성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다. 여기서, 상기 ZnO/Al2O3 촉매의 경우 850℃ 미만의 상대적으로 낮은 소성 온도나 상기 몰비율 이외의 함량비에서는 활성금속인 Zn이 휘발되어 사라지는 안정성 문제가 있으므로(Appl. Catal. A. 211, 81~90, 2001), ZnO/Al2O3 촉매를 비교예로 하되 상기와 같은 최적 소성 온도 및 최적 몰비율에서 제조된 촉매를 선정하였다.
[ 실험예 2]
상기 실시예 1 및 실시예 5 내지 7에 따라 제조된 촉매를 이용하여 역수성가스 반응 실험을 수행하였다. CO2 25몰% 및 H2 75몰%로 이루어진 혼합가스를 제조된 촉매가 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 반응온도 300~600℃, 촉매 0.5g 및 전체유량 100㏄/min 조건으로 반응시키고, 상기 수학식 1에 따라 계산된 이산화탄소 전환율(%) 및 하기 수학식 2에 따라 계산된 일산화탄소 선택도(%)를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112011042987398-pat00003
반응온도 실시예 1 실시예 5 실시예 6 실시예 7
전환율 선택도 전환율 선택도 전환율 선택도 전환율 선택도
300℃ 19 100 19 95 13 92 5 100
400℃ 35 97 34 91 22 91 13 100
500℃ 48 96 49 91 45 96 31 100
600℃ 57 89 56 90 55 96 55 100
상기 표 2를 참조하면, 소성온도가 증가할수록 이산화탄소 전환율은 감소하나, 일산화탄소로의 선택성은 증가함을 알 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 촉매의 낮은 반응온도에서의 이산화탄소 전환 효과를 알아보기 위하여, 실시예 1 및 비교예에 따른 촉매들의 이산화탄소 전환율을 계산하여 도 1에 나타내었고, 실시예 1에 따른 촉매의 시간 경과(반응온도 600℃)에 따른 CO2 전환율을 측정하여 도 2에 나타내었다.
도 1을 참조하면, 종래 Zn 계열 촉매와 비교할 때, 모든 반응온도에서 실시예 1의 이산화탄소 전환율이 우수한 것을 알 수 있고, 상대적으로 반응온도가 저온일 경우, 특히, 550℃ 이하에서는 본 발명에 따른 촉매의 이산화탄소 전환율이 보다 더 우수한 것을 알 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 비교예와 같은 Zn 계열 촉매의 경우 활성금속의 휘발 문제로 인해 시간 경과에 따른 CO2 전환율을 측정하기 어려울 정도이나, 본 발명에 따른 촉매의 경우 시간 경과에 따라 지속적인 CO2 전환율을 보이고 있어, 우수한 성능을 유지할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 8
실시예 1에서 비표면적이 10㎡/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 9
실시예 1에서 비표면적이 76㎡/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 10
실시예 1에서 비표면적이 102㎡/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 11
실시예 1에서 비표면적이 276㎡/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 12
실시예 1에서 비표면적이 289㎡/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
[ 실험예 3]
이산화탄소 전환율의 타이타니아 종류에 따른 영향을 알아보기 위해 실시예 8 내지 12에 따른 촉매에 대하여 상기 실험예 1과 동일한 조건에서 이산화탄소 전환율(%)을 계산하여 하기 표 3에 나타내었다. 비교를 위해 실시예 1의 결과를 함께 나타내었다.
반응온도 실시예 1 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12
300℃ 15 5 5 10 11 14
400℃ 28 13 18 23 24 25
500℃ 39 30 34 35 37 39
600℃ 49 42 47 49 48 44
상기 표 3을 참조하면, 본 발명에 따른 역수성가스 반응용 촉매에서 사용되는 타이타니아 종류에 따라 이산화탄소 전환율이 다소 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 구체적으로, 비표면적이 작은 타이타니아 지지체(실시예 8 및 9)를 이용하여 제조된 촉매의 경우 그 활성이 상대적으로 저조하고, 비표면적이 큰 타이타니아 지지체(실시예 1, 10 내지 12)를 이용하여 제조된 촉매의 경우 저온영역에서도 우수한 이산화탄소 전환율을 나타내고 있음을 알 수 있다.
실시예 13
실시예 7에서 비표면적이 11㎡/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 14
실시예 7에서 비표면적이 76㎡/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 15
실시예 7에서 비표면적이 102/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 16
실시예 7에서 비표면적이 276㎡/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
실시예 17
실시예 7에서 비표면적이 289㎡/g인 타이타니아를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
[ 실험예 4]
일산화탄소 선택도의 타이타니아 종류에 따른 영향을 알아보기 위해 실시예 13 내지 17에 따른 촉매에 대하여 상기 실험예 2와 동일한 조건에서 일산화탄소 선택도(%)를 계산하여 하기 표 4에 나타내었다. 비교를 위해 실시예 7의 결과를 함께 나타내었다.
반응온도 실시예 7 실시예 13 실시예 14 실시예 15 실시예 16 실시예 17
300℃ 100 100 100 100 100 100
400℃ 100 100 100 100 100 100
500℃ 100 100 100 100 100 100
600℃ 100 100 100 100 100 100
상기 표 4를 참조하면, 본 발명에 따른 역수성가스 반응용 촉매에서 소성온도 조절을 통한 일산화탄소 선택도 증가 정도는 타이타니아 종류에 관계없이 모두 우수한 것을 알 수 있다.
[ 실험예 5]
본 발명에 따른 촉매에 있어 활성금속인 백금의 분산도(%)를 측정하기 위하여 상기 실시예 1, 5, 6 및 7에 따른 촉매에 대하여 일산화탄소 화학흡착 분석을 수행하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 일산화탄소 화학흡착 분석법은 활성금속의 크기나 분산상태를 분석하는 것으로 촉매의 제조단계에서 촉매의 표면 특성을 조사하는데 유용한 방법이다.
구분 실시예 1 실시예 5 실시예 6 실시예 7
분산도(%) 18.8 10.2 3.1 1.1
상기 표 5를 참조하면, 소성온도가 증가할수록 활성금속인 백금의 분산도는 감소함을 알 수 있다. 특히, 600℃ 이상의 소성온도(실시예 6 및 7)에서는 백금의 분산도가 급격히 감소하는 경향을 나타내는 것으로부터 본 발명에 따른 활성금속 입자의 크기 및 분산도 제어가 일산화탄소로의 선택성을 증진시키고 있음을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 역수성가스 반응용 촉매에 있어서,
    백금 전구체가 비표면적이 100㎡/g 이상인 타이타니아 담체에 담지된 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는, 650℃ 이하에서 소성된 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 백금 전구체는, 함량이 상기 담체 100중량부에 대하여 0.1~3중량부인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는, 하기 역수성가스 반응 조건에서의 이산화탄소 전환율이 반응온도 500℃에서 40% 이상이고, 반응온도 400℃에서 30% 이상인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매.
    (역수성가스 반응 조건: 이산화탄소 25몰% 및 수소 75몰%를 촉매 0.5g이 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 전체유량 100㏄/min에서 반응시킴.)
  6. 역수성가스 반응용 촉매 사용방법에 있어서,
    상기 촉매는 백금 전구체 및 타이타니아 담체를 이용하여 순차적으로 담지, 건조 및 소성을 거쳐 제조되고, 상기 제조된 촉매를 이용하여 상기 역수성가스 반응을 550℃ 이하의 반응온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법.
  7. 제6항에 있어서,
    하기 역수성가스 반응 조건에서의 이산화탄소 전환율이 반응온도 500℃에서 40% 이상이고, 반응온도 400℃에서 30% 이상인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법.
    (역수성가스 반응 조건: 이산화탄소 25몰% 및 수소 75몰%를 촉매 0.5g이 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 전체유량 100㏄/min에서 반응시킴.)
  8. 제6항에 있어서,
    상기 소성은, 650℃ 이하에서 소성된 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 백금 전구체는, 함량이 상기 담체 100중량부에 대하여 0.1~3중량부인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 담체는, 비표면적이 100㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 역수성가스 반응용 촉매 사용방법.
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