KR101790291B1 - Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same - Google Patents

Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR101790291B1
KR101790291B1 KR1020160051033A KR20160051033A KR101790291B1 KR 101790291 B1 KR101790291 B1 KR 101790291B1 KR 1020160051033 A KR1020160051033 A KR 1020160051033A KR 20160051033 A KR20160051033 A KR 20160051033A KR 101790291 B1 KR101790291 B1 KR 101790291B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
catalyst precursor
precursor
solution
delete delete
Prior art date
Application number
KR1020160051033A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이재성
최요한
장윤정
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020160051033A priority Critical patent/KR101790291B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101790291B1 publication Critical patent/KR101790291B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G3/00Compounds of copper
    • C01G3/02Oxides; Hydroxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72Copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74Iron group metals
    • B01J23/745Iron
    • B01J35/026
    • B01J35/1014
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/61310-100 m2/g
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/30Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/39Particle morphology extending in three dimensions parallelepiped-like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 전구체, 이의 제조방법, 이산화탄소의 수소화 반응 촉매, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예는 CuFeO2를 포함하는 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 전구체를 제공한다.
The present invention relates to a precursor of a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, a method for producing the precursor, a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, and a method for producing the same.
One embodiment of the present invention provides a precursor of a hydrogenation catalyst of carbon dioxide comprising CuFeO 2 .

Description

이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 전구체, 이의 제조방법, 이산화탄소의 수소화 반응 촉매, 및 이의 제조방법{PRECURSOR OF CATALYST FOR HYDROGENATION REACTION OF CO2, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, CATALYST FOR HYDROGENATION REACTION OF CO2, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a precursor of a catalyst for the hydrogenation of carbon dioxide, a method for producing the same, a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, and a method for producing the same. BACKGROUND ART SAME}

본 발명은 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 전구체, 이의 제조방법, 이산화탄소의 수소화 반응 촉매, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a precursor of a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, a method for producing the precursor, a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, and a method for producing the same.

최근 기후 변화의 주범 중 하나인 이산화탄소 가스를 화학 연료 또는 고부가가치 물질로 전환시키려는 연구가 활발하게 이루어져 왔다. 이에 따라, 이산화탄소 수소화 반응을 위한 촉매에 대한 투자도 활발하게 이루어지고 있다. Recently, research has been actively conducted to convert carbon dioxide gas, one of the main causes of climate change, into chemical fuels or high value-added materials. Accordingly, the catalyst for the carbon dioxide hydrogenation reaction has been actively invested.

그러나 이산화탄소 수소화 반응에서 촉매에 의해 생성되는 물질은 분자량이 작은 탄화수소 가스에 한정되는 실정이다. 보다 구체적으로, 운반에 적절한 액체 연료 또는 더 높은 가치의 올레핀과 같은 분자량이 큰 탄화수소 가스 생성에 어려움이 있는 상황이다.However, in the carbon dioxide hydrogenation reaction, a substance produced by a catalyst is limited to a hydrocarbon gas having a small molecular weight. More specifically, it is difficult to produce a hydrocarbon gas having a high molecular weight such as a liquid fuel suitable for transportation or an olefin having a higher value.

이에, 본 발명의 일 구현예에서는 이산화탄소 수소화 반응으로부터 액체 탄화수소 및 올레핀과 같은 물질을 생성시킬 수 있는 촉매, 촉매의 전구체 및 이의 제조방법에 대해 후술할 것이다.Accordingly, in one embodiment of the present invention, a catalyst capable of producing liquid hydrocarbons and olefins, such as olefins, from a carbon dioxide hydrogenation reaction, a precursor of a catalyst, and a method for producing the same will be described below.

본 발명의 일 구현예는 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 전구체, 이의 제조방법, 이산화탄소의 수소화 반응 촉매, 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. One embodiment of the present invention provides a precursor of a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, a method for producing the precursor, a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, and a method for producing the same.

본 발명의 일 구현예인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 전구체는, CuFeO2를 포함할 수 있다. 상기 전구체는 삼방정계 형태일 수 있다.The precursor of the carbon dioxide hydrogenation catalyst, which is an embodiment of the present invention, may include CuFeO 2 . The precursor may be in a three-way system.

본 발명의 다른 일 구현예인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 전구체의 제조방법은, 철 원료 물질 및 구리 원료물질을 준비하는 단계; 상기 철 및 구리 원료 물질을 용매에 투입하여 용액을 준비하는 단계; 상기 용액에 환원제를 투입하는 단계; 및 상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. In another aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a precursor of a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, comprising the steps of: preparing an iron raw material and a copper raw material; Adding the iron and copper raw materials to a solvent to prepare a solution; Introducing a reducing agent into the solution; And hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to prepare a catalyst precursor.

상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;에 의해, 상기 용액은 180 내지 200℃ 온도 범위에서 수열 합성될 수 있다. The solution may be hydrothermally synthesized at a temperature in the range of 180 to 200 ° C by hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to produce a catalyst precursor.

상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;에 의해, 상기 용액은 6 내지 24시간 동안 수열 합성될 수 있다. The solution may be hydrothermally synthesized for 6 to 24 hours by hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to produce a catalyst precursor.

철 원료 물질 및 구리 원료물질을 준비하는 단계;에서, 상기 철 원료 물질은 Fe(NO3)3, FeCl3 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 구리 원료 물질은 Cu(NO3)2, CuCl 또는 이들의 조합일 수 있다. Preparing a ferrous raw material and a copper source material; in the iron raw material is Fe (NO 3) 3, FeCl 3 Or a combination thereof. The copper raw material may be Cu (NO 3) 2, CuCl, or a combination thereof.

상기 원료 물질을 용매에 투입하여 용액을 준비하는 단계;에서, 상기 원료 물질은 상기 용매 100중량부에 대해 5 내지 10 중량부로 투입될 수 있다. In the step of preparing the solution by adding the raw material to the solvent, the raw material may be added in an amount of 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent.

상기 원료 물질을 용매에 투입하여 용액을 준비하는 단계;에서, 0.05 내지 0.1 mol 농도의 수산화나트늄(NaOH)이 더 투입될 수 있다. In the step of preparing the solution by introducing the raw material into the solvent, sodium hydroxide (NaOH) at a concentration of 0.05 to 0.1 mol may be further added.

보다 구체적으로, 상기 용액 100중량부에 대해, 상기 수산화나트륨은 6 내지 11 중량부로 더 투입될 수 있다. More specifically, for 100 parts by weight of the solution, the sodium hydroxide may be added in an amount of 6 to 11 parts by weight.

상기 용액에 환원제를 투입하는 단계; 에서, 상기 환원제는 프로피온알데히드(propionaldehyde), 에틸렌 글라이콜 (Ethylene glycol) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.Introducing a reducing agent into the solution; , The reducing agent may include propionaldehyde, ethylene glycol, or a combination thereof.

보다 구체적으로, 상기 용액 100중량부에 대해, 상기 환원제는 0 초과 및 3중량부 이하로 투입될 수 있다.More specifically, with respect to 100 parts by weight of the solution, the reducing agent may be added in an amount of more than 0 and 3 parts by weight or less.

본 발명의 다른 일 구현예인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매는 Cu 및 Fe를 포함하고, 삼방정계 형태이며, 비표면적 10m2/g 이상일 수 있다. The catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, which is another embodiment of the present invention, includes Cu and Fe, has a three-way system, and may have a specific surface area of 10 m 2 / g or more.

상기 촉매의 기공율은 0.12 내지 0.17cm3/g일 수 있다.The porosity of the catalyst may be from 0.12 to 0.17 cm 3 / g.

상기 촉매의 Fe에 대한 Cu의 중량비(Cu/Fe)는 0.594 이상일 수 있다. The weight ratio of Cu to Fe (Cu / Fe) of the catalyst may be 0.594 or more.

상기 촉매의 Fe 금속 (110) 격자면의 거리는 0.2nm 이상일 수 있다. The distance of the Fe metal (110) lattice plane of the catalyst may be 0.2 nm or more.

상기 촉매의 표면에 구형의 Cu 입자가 위치할 수 있다. Spherical Cu particles may be located on the surface of the catalyst.

상기 촉매의 FTY 값은 2.0x10-6 molco2gfe -1s-1 이상일 수 있다. FTY value of the catalyst may be at least 2.0x10 -6 molco 2 g fe -1 s -1.

상기 촉매의 O/P 값은 7.0 이상일 수 있다. The O / P value of the catalyst may be at least 7.0.

상기 촉매는 이산화탄소의 수소화 반응에 이용되고, 상기 반응에 의한 생성물은 탄화수소를 포함하고, 상기 생성물 내 탄화수소 100 중량%에 대해, 탄소수 C5 이상인 탄화수소는 60중량% 이상일 수 있다.The catalyst is used for the hydrogenation reaction of carbon dioxide, the product by the reaction includes hydrocarbon, and the hydrocarbon having C5 or more carbon atoms relative to 100 weight% of hydrocarbon in the product may be 60 weight% or more.

상기 생성물 내 탄화수소 100 중량%에 대해, 탄소수 C1인 탄화수소는 4중량% 이하일 수 있다.With respect to 100 wt% of the hydrocarbons in the product, the hydrocarbon having carbon number C may be 4 wt% or less.

본 발명의 다른 일 구현예인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 제조방법은, 철 원료 물질 및 구리 원료물질을 준비하는 단계; 상기 원료 물질을 용매에 투입하여 용액을 준비하는 단계; 상기 용액에 환원제를 투입하는 단계; 상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계; 를 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, comprising the steps of: preparing an iron raw material and a copper raw material; Introducing the raw material into a solvent to prepare a solution; Introducing a reducing agent into the solution; Hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to prepare a catalyst precursor; And reducing the prepared catalyst precursor; . ≪ / RTI >

상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;에서, 상기 촉매 전구체는 180 내지 200℃ 온도 범위에서 환원될 수 있다. 또한, 상기 촉매 전구체는 1 내지 2시간 동안 환원될 수 있다. 상기 촉매 전구체는 수소 가스 분위기 하에서 환원되고, 상기 수소 가스의 유량은 50 내지 100sccm 일 수 있다.In the reduction of the prepared catalyst precursor, the catalyst precursor may be reduced in the temperature range of 180 to 200 ° C. In addition, the catalyst precursor may be reduced for 1 to 2 hours. The catalyst precursor may be reduced under a hydrogen gas atmosphere, and the flow rate of the hydrogen gas may be 50 to 100 sccm.

상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;에 의해, 수득된 촉매는 Cu 및 Fe를 포함하고, 삼방정계 형태이며, 비표면적 10m2/g 이상일 수 있다.By reducing the prepared catalyst precursor, the obtained catalyst contains Cu and Fe, has a three-way system, and can have a specific surface area of 10 m 2 / g or more.

상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;에 의해, 상기 제조된 촉매 전구체는 CuFeO2를 포함할 수 있다.And hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to produce a catalyst precursor, the catalyst precursor may include CuFeO 2 .

상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;에 의해, 상기 제조된 촉매 전구체는 삼방정계 형태일 수 있다.And hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent has been added to produce a catalyst precursor, the catalyst precursor may be in a trihedral form.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 델라포사이트 전구체를 이용하여 저온에서 용이하게 촉매를 제조할 수 있다. 또한, 제조된 촉매는 이산화탄소 수소화 반응에 이용할 수 있다. 아울러, 상기 촉매는 분자량이 큰 탄화수소의 생성을 우수하게 향상시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a catalyst can be easily produced at a low temperature by using a delafosite precursor. The prepared catalyst can also be used in a carbon dioxide hydrogenation reaction. In addition, the catalyst can excellently improve the production of hydrocarbons having a large molecular weight.

도 1은 수열 합성 시간에 따른 델라포사이트 전구체의 XRD 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 델라포사이트 전구체를 SEM으로 관찰한 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에서 환원에 의해 제조된 촉매의 XRD 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 의해 제조된 촉매의 HR-TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는 시간에 따른 Fe 금속의 수율을 그래프로 개시한 것이다.
FIG. 1 shows the XRD analysis results of the delaposite precursor according to hydrothermal synthesis time.
2 shows an image of a delapo-site precursor observed with an SEM.
Figure 3 shows the XRD results of a catalyst prepared by reduction in one embodiment of the present invention.
Figure 4 shows an HR-TEM image of the catalyst prepared according to one embodiment of the present invention.
5 graphically illustrates the yield of Fe metal over time.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. Thus, in some embodiments, well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention. Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise.

본 발명의 일 구현예는 CuFeO2를 포함하는 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 전구체를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전구체는 델라포사이트일 수 있다. 또한, 상기 전구체는 삼방정계 형태일 수 있다. 아울러, 상기 전구체는 Cu2O 및 Fe2O3 불순물을 포함하는 것일 수 있다.One embodiment of the present invention may provide a precursor of a carbon dioxide hydrogenation catalyst comprising CuFeO 2 . More specifically, the precursor may be a delapo site. In addition, the precursor may be in the form of a three-ring system. In addition, the precursor may comprise Cu 2 O and Fe 2 O 3 impurities.

이는, 본원 도 1에도 개시되어 있다. 본원 도 1은 수열 합성 시간에 따른 델라포사이트 전구체의 XRD 분석 결과를 나타낸 것이다.This is also disclosed in FIG. Herein, FIG. 1 shows XRD analysis results of the delaposite precursor according to hydrothermal synthesis time.

보다 구체적으로, 본원 도 1에 개시된 바와 같이, 델라포사이트 전구체는 CuFeO2 이외에도 Cu2O 및 Fe2O3 해당 지점에서 피크값을 확인할 수 있다. 이로부터, 상기 전구체는 Cu2O 및 Fe2O3 불순물을 포함하는 것을 확인할 수 있다.More specifically, as disclosed herein, in Figure 1, DE Four sites precursor addition CuFeO 2 Cu 2 O and Fe 2 O 3 You can see the peak value at that point. From this, it can be seen that the precursor is Cu 2 O and Fe 2 O 3 It can be confirmed that it contains impurities.

본 발명의 다른 일 구현예인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 전구체의 제조방법은, 철 원료 물질 및 구리 원료물질을 준비하는 단계; 상기 원료 물질을 용매에 투입하여 용액을 준비하는 단계; 상기 용액에 환원제를 투입하는 단계; 및 상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a precursor of a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, comprising the steps of: preparing an iron raw material and a copper raw material; Introducing the raw material into a solvent to prepare a solution; Introducing a reducing agent into the solution; And hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to prepare a catalyst precursor.

먼저, 철 원료 물질 및 구리 원료물질을 준비하는 단계;를 실시할 수 있다.First, a step of preparing an iron raw material and a copper raw material may be carried out.

상기 철 원료 물질은 Fe(NO3)3, FeCl3 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The iron source material may be Fe (NO 3 ) 3 , FeCl 3, or a combination thereof, but is not limited thereto.

또한, 상기 구리 원료 물질은 Cu(NO3)2, CuCl 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The copper raw material may be Cu (NO 3 ) 2 , CuCl, or a combination thereof, but is not limited thereto.

이후, 상기 원료 물질을 용매에 투입하여 용액을 준비하는 단계;를 실시할 수 있다.Thereafter, the raw material may be added to a solvent to prepare a solution.

상기 원료 물질은 상기 용매 100중량부에 대해 5 내지 10 중량부로 투입될 수 있다. 보다 구체적으로, 6 내지 9중량부, 또는 7 내지 9중량부로 투입될 수 있다. 보다 구체적으로, 8 내지 9중량부 또는 8.03내지 8.06 중량부로 투입될 수 있다. 상기 중량부만큼 투입함으로써, 불순물의 양이 줄어들 수 있다. 이때, 상기 불순물은 Fe2O3, Cu2O, 또는 이들의 조합일 수 있다.The raw material may be added in an amount of 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the solvent. More specifically, 6 to 9 parts by weight, or 7 to 9 parts by weight may be added. More specifically, 8 to 9 parts by weight or 8.03 to 8.06 parts by weight may be added. The amount of the impurities can be reduced by injecting by the weight portion. At this time, the impurities may be Fe 2 O 3 , Cu 2 O, or a combination thereof.

또한, 상기 용액에 0.05내지 0.1 mol의 수산화나트늄(NaOH)이 더 투입될 수 있다. Further, 0.05 to 0.1 mol of sodium hydroxide (NaOH) may be further added to the solution.

상기 용액 100중량부에 대해, 상기 수산화나트륨은 6 내지 11 중량부로 더 투입될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용액 100중량부에 대해, 상기 수산화나트륨은 8 내지 11중량부로 더 투입될 수 있다. 보다 더 구체적으로는, 상기 용액 100중량부에 대해, 상기 수산화나트륨은 9 내지 11중량부로 더 투입될 수 있다.With respect to 100 parts by weight of the solution, the sodium hydroxide may be further added in an amount of 6 to 11 parts by weight. More specifically, for 100 parts by weight of the solution, the sodium hydroxide may be further added in an amount of 8 to 11 parts by weight. More specifically, for 100 parts by weight of the solution, the sodium hydroxide may be further added in 9 to 11 parts by weight.

이는 용액의 염기도를 ph 11내지 13 범위로 제어하기 위함이며, 용액의 염기도를 제어함으로써 능면체 구조(rhomboheral structure)를 가질 수 있다.This is to control the basicity of the solution in the range of pH 11 to 13, and it can have a rhomboheral structure by controlling the basicity of the solution.

이후, 상기 용액에 환원제를 투입하는 단계;를 실시할 수 있다.Thereafter, a reducing agent may be added to the solution.

보다 구체적으로, 상기 환원제는 프로피온알데히드(propionaldehyde), 에틸렌글라이콜(Ethylene glycol) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. More specifically, the reducing agent may include propionaldehyde, ethylene glycol, or a combination thereof. However, the present invention is not limited thereto.

상기 용액 100중량부에 대해, 상기 환원제는 0 초과 및 3중량부 이하로 투입될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용액 100중량부에 대해, 상기 환원제는 1 내지 3중량부로 투입될 수 있다. 보다 더 구체적으로는, 상기 용액 100중량부에 대해, 상기 환원제는 2 내지 3 중량부로 투입될 수 있다. The reducing agent may be added in an amount of more than 0 and 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the solution. More specifically, for 100 parts by weight of the solution, the reducing agent may be added in an amount of 1 to 3 parts by weight. More specifically, with respect to 100 parts by weight of the solution, the reducing agent may be added in an amount of 2 to 3 parts by weight.

보다 더 구체적으로, 상기와 같은 환원제를 투입하는 이유는 구리 이온이 1가로 환원되는 효과를 도출하기 위함이다.More specifically, the reason for introducing the reducing agent as described above is to derive the effect that copper ions are reduced one by one.

마지막으로, 상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;를 실시할 수 있다.Finally, a step of hydrothermally synthesizing the solution into which the reducing agent is introduced to prepare a catalyst precursor may be performed.

이때, 상기 용액은 180 내지 200 ℃ 온도 범위에서 수열 합성될 수 있다.At this time, the solution may be hydrothermally synthesized at a temperature range of 180 to 200 ° C.

또한, 상기 용액은 6 내지 24시간 동안 수열 합성될 수 있다. In addition, the solution may be hydrothermally synthesized for 6 to 24 hours.

보다 구체적으로, 용액을 상기 온도 및 시간 동안 수열 합성함으로써, 저온에서 델라포사이트를 합성할 수 있다.More specifically, the solution can be hydrothermally synthesized at the above temperature and time to synthesize delaposte at a low temperature.

본 발명의 다른 일 구현예인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매는, Cu 및 Fe를 포함하고, 삼방정계 형태이며, 비표면적이 10m2/g 이상인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 촉매의 비표면적이 10m2/g 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 10 내지 15m2/g 일 수 있다. The catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, which is another embodiment of the present invention, can provide a catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, which contains Cu and Fe, has a trihedral form, and has a specific surface area of 10 m 2 / g or more. More specifically, the specific surface area of the catalyst may be 10 m 2 / g or more. More specifically, it may be 10 to 15 m 2 / g.

보다 구체적으로, 상기 Cu 및 Fe를 포함하는 상기 촉매는 전술한 델라포사이트 전구체에서 기인한 것일 수 있다. 따라서, 상기 촉매도 전술한 전구체와 같이 삼방정계 형태일 수 있다. More specifically, the catalyst comprising Cu and Fe may be due to the delaforth precursor described above. Thus, the catalyst may also be in the form of a three-way system like the precursor described above.

또한, 상기 촉매는 전술한 전구체가 환원된 형태임에 따라, 전술한 전구체보다 표면 기공이 많을 수 있다. In addition, since the above-mentioned precursor is in a reduced form, the catalyst may have more surface pores than the precursor described above.

상기 촉매의 기공율은 0.1 내지 0.2cm3/g일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 촉매의 기공율은 0.1 내지 0.18cm3/g일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 0.12 내지 0.17cm3/g 일 수 있다. The porosity of the catalyst may be 0.1 to 0.2 cm 3 / g. More specifically, the porosity of the catalyst may be 0.1 to 0.18 cm 3 / g. More specifically, it may be from 0.12 to 0.17 cm 3 / g.

보다 더 구체적으로, 환원에 의해 제조된 촉매의 비표면적과 기공율이 상기 범위일 경우, 반응 속도를 향상시킬 수 있다 .또한, 액체탄화수소가 손쉽게 탈착되는 효과가 있을 수 있다.More specifically, when the specific surface area and the porosity of the catalyst prepared by the reduction are within the above range, the reaction rate can be improved. Further, the liquid hydrocarbon can be easily desorbed.

이는, 본원 도 2에 개시된 바와 같다. 본원 도 2는 델라포사이트 전구체를 SEM으로 관찰한 이미지를 나타낸 것이다. 보다 구체적으로, 전술한 촉매의 전구체 제조 방법에서 수열 합성 시간이 6시간, 12시간 24시간에 따른 전구체의 SEM 이미지가 각각 a, b, c에 해당되고, 상기 12시간 수열 합성된 전구체를 환원하여 제조된 촉매의 SEM 이미지가 d에 해당된다. This is as disclosed in Fig. 2 herein. 2 shows an image of a delapo-site precursor observed with an SEM. More specifically, in the above-described method for producing a catalyst precursor, the SEM images of the precursors corresponding to the hydrothermal synthesis time of 6 hours, 12 hours and 24 hours correspond to a, b and c, respectively, and the 12 hour hydrothermally synthesized precursor is reduced The SEM image of the prepared catalyst corresponds to d.

이와 같이, 도 2a, 2b, 및 2c에 개시된 바와 같이, 촉매의 전구체는 삼방정계임을 확인할 수 있고, 삼방정계 주변의 작은 입자들은 전술한 불순물임을 확인할 수 있다. Thus, as shown in Figs. 2A, 2B, and 2C, it can be confirmed that the precursor of the catalyst is a three-way system, and small particles around the three-directional system can be confirmed as the above-mentioned impurities.

뿐만 아니라, 도 2d에 개시된 바와 같이, 촉매 전구체가 환원되어 제조된 촉매는 환원으로 인해 상기 삼방면체 표면에 많은 기공이 형성된 것을 확인할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 2 (d), it can be confirmed that the catalyst prepared by reducing the catalyst precursor has many pores formed on the surface of the tridecahedron due to reduction.

또한, 상기 촉매의 Fe에 대한 Cu의 중량비(Cu/Fe)는 0.59 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 촉매의 Fe에 대한 Cu의 중량비(Cu/Fe)는 0.594이상일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 촉매의 Fe에 대한 Cu의 중량비(Cu/Fe)는 0.591 내지 0.595 일 수 있다. 보다 더 구체적으로는, 0.594 내지 0.5941 일 수 있다.The weight ratio of Cu to Fe (Cu / Fe) of the catalyst may be 0.59 or more. More specifically, the weight ratio of Cu to Fe (Cu / Fe) of the catalyst may be 0.594 or more. More specifically, the weight ratio of Cu to Fe (Cu / Fe) of the catalyst may be from 0.591 to 0.595. More specifically, it may be from 0.594 to 0.5941.

이는 본원 도 3에 개시된 바와 같다. 본원 도 3은 본 발명의 일 구현예에서 환원에 의해 제조된 촉매의 XRD 결과를 나타낸 것이다. This is the same as that shown in Fig. 3 shows XRD results of a catalyst prepared by reduction in one embodiment of the present invention.

보다 구체적으로, 상기 도 3에 개시된 바와 같이, 환원에 의해 제조된 촉매에서는 Cu 및 Fe 금속의 피크값을 확인할 수 있다. 더해서, 본 발명의 일 구현예는 상기 Fe에 대한 Cu의 중량비가 0.594 이상으로써, 비교예에 비해 우수함을 알 수 있으며, 이는 철의 완전한 환원효과를 예상할 수 있다.More specifically, as shown in FIG. 3, in the catalyst produced by reduction, the peak value of Cu and Fe metal can be confirmed. In addition, one embodiment of the present invention shows that the weight ratio of Cu to Fe is not less than 0.594, which is superior to the comparative example, and the complete reduction effect of iron can be expected.

또한, 상기 촉매의 표면에 구형의 Cu 입자가 위치하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 전체 Cu 입자 중 일부 또는 전부가 상기 촉매의 표면에 구형으로 위치할 수 있다. 촉매 표면에 존재하는 Cu 입자의 비율은 전체 Cu 입자 100중량% 중 50 내지 80중량%일 수 있다. 표면에 Cu가 있으면 Fe가 손쉽고 완전하게 환원될 수 있다.Further, spherical Cu particles may be located on the surface of the catalyst. More specifically, some or all of the total Cu particles may be spherically located on the surface of the catalyst. The proportion of Cu particles present on the surface of the catalyst may be 50 to 80 wt% of 100 wt% of the total Cu particles. If Cu is present on the surface, Fe can be easily and completely reduced.

상기 촉매의 Fe 금속 (110) 격자면의 거리는 0.2nm 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 촉매의 Fe 금속 (110) 격자면의 거리는 0.2nm 내지 0.21nm 일 수 있다. 보다 구체적으로는, 0.2 내지 0.201nm일 수 있다.The distance of the Fe metal (110) lattice plane of the catalyst may be 0.2 nm or more. More specifically, the distance of the Fe metal (110) lattice plane of the catalyst may be between 0.2 nm and 0.21 nm. More specifically, it may be 0.2 to 0.201 nm.

이는, 본원 도 4에 개시된 바와 같다. 본원 도 4는 본 발명의 일 구현예에 의해 제조된 촉매의 HR-TEM 이미지를 나타낸 것이다.This is as described in Fig. 4 herein. 4 shows an HR-TEM image of the catalyst prepared according to one embodiment of the present invention.

보다 구체적으로, Fe 금속 격자면의 거리가 0.2nm 이상임으로써, Fe이 완전하게 환원될 수 있다.More specifically, when the distance of the Fe metal lattice plane is 0.2 nm or more, Fe can be completely reduced.

상기 촉매의 FTY(Fe time yield) 값은 2.0x10-6 molco2gfe -1s-1 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 2.6x10-6 molco2gfe -1s-1 이상일 수 있다. The FTY (Fe time yield) value of the catalyst may be 2.0 x 10 -6 molco 2 g fe -1 s -1 or more. More specifically, it may be 2.6 x 10 -6 molco 2 g fe -1 s -1 or more.

상기 촉매의 O/P (olefin-to-paraffin ratio)값은 7.0 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 7.6 이상일 수 있다. The O / P (olefin-to-paraffin ratio) value of the catalyst may be at least 7.0. More specifically, it may be 7.6 or more.

보다 구체적으로, 상기 촉매의 FTY(Fe time yield) 값은 단위 철 당, 단위 시간 당, 이산화탄소의 변화량을 의미한다. 또한, 상기 촉매의 O/P (olefin-to-paraffin) 값은 올레핀 대비 파라핀의 비율을 의미한다. 보다 더 구체적으로, FTY값 및 O/P값이 상기 범위를 가질 경우, 액체탄화수소의 선택도가 증가하는 효과가 있을 수 있다.More specifically, the FTY (Fe time yield) value of the catalyst means a change amount of carbon dioxide per unit iron, per unit time. Also, the O / P (olefin-to-paraffin) value of the catalyst means the ratio of paraffins to olefins. More specifically, when the FTY value and the O / P value are in the above range, the selectivity of liquid hydrocarbons may be increased.

이는, 본원 도 5에 개시된 바와 같다. 보다 구체적으로, 본원 도 5는 시간에 따른 Fe 금속의 수율을 그래프로 개시한 것이다. 보다 더 구체적으로, 후술하는 실시예에서 제조되는 본원 실시예 2의 경우, 비교예 1 및 비교예 2에 비해 단위 철 당, 단위 시간 당, 이산화탄소의 변화량이 많은 것을 알 수 있다. 이에 따라, Fe 금속의 수율이 높음을 알 수 있다.This is as described in Fig. 5 herein. More specifically, Figure 5 graphically illustrates the yield of Fe metal over time. More specifically, it can be seen that the amount of change in the amount of carbon dioxide per unit iron, unit time, and the amount of change in carbon dioxide is larger in Example 2 of the present invention than in Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Thus, it can be seen that the yield of Fe metal is high.

상기 촉매는 이산화탄소의 수소화 반응에 이용될 수 있고, 상기 반응에 의한 생성물은 탄화수소를 포함할 수 있다.The catalyst may be used for the hydrogenation reaction of carbon dioxide, and the product by the reaction may include hydrocarbon.

보다 구체적으로, 상기 생성물 내 탄화수소 100 중량%에 대해, 탄소수 C5 이상인 탄화수소는 60 중량% 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 64.9 중량% 이상일 수 있다. 보다 더 구체적으로는, 66.3 중량% 이상일 수 있다. 상기 범위는 변환율이 높을수록 좋으나, 이론적으로 100중량%, 또는 99중량% 이하일 수 있다.More specifically, the hydrocarbon having C5 or more carbon atoms may be at least 60% by weight based on 100% by weight of the hydrocarbons in the product. More specifically, it may be 64.9% by weight or more. More specifically, it may be 66.3% by weight or more. The higher the conversion ratio is, the better, but it may theoretically be 100% by weight or 99% by weight or less.

또한, 상기 생성물 내 탄화수소 100 중량%에 대해, 탄소수 C1인 탄화수소는 4중량% 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 3.9중량% 이하일 수 있다. 보다 더 구체적으로는, 2.4중량% 이하일 수 있다.Further, the hydrocarbon having the carbon number of C1 may be 4% by weight or less based on 100% by weight of the hydrocarbon in the product. More specifically, it may be 3.9% by weight or less. More specifically, it may be 2.4 wt% or less.

이는, 본원 도 6에 개시된 바와 같다. 본원 도 6은 전구체에 따른 생성물의 선택도(생성물)을 그래프로 나타낸 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 의한 실시예 2와 같은 촉매를 이용하는 경우, 분자량이 큰 탄화수소의 선택도가 높을 수 있다. 따라서, 가솔린, 디젤과 같이 고부가가치의 액체탄화수소 물질로 이산화탄소를 전환할 수 있다. This is as described in Fig. 6 herein. 6 is a graphical representation of the selectivity (product) of the product according to the precursor. More specifically, when the catalyst of Example 2 according to an embodiment of the present invention is used, the selectivity of hydrocarbons having a large molecular weight can be high. Therefore, it is possible to convert carbon dioxide to high value-added liquid hydrocarbon materials such as gasoline and diesel.

마지막으로, 본 발명의 다른 일 구현예인 이산화탄소 수소화 반응 촉매의 제조방법은, 철 원료 물질 및 구리 원료물질을 준비하는 단계; 상기 원료 물질을 용매에 투입하여 용액을 준비하는 단계; 상기 용액에 환원제를 투입하는 단계; 상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계; 를 포함할 수 있다. Finally, a method for producing a carbon dioxide hydrogenation catalyst, which is another embodiment of the present invention, comprises the steps of: preparing an iron raw material and a copper raw material; Introducing the raw material into a solvent to prepare a solution; Introducing a reducing agent into the solution; Hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to prepare a catalyst precursor; And reducing the prepared catalyst precursor; . ≪ / RTI >

먼저, 상기 철 원료 물질 및 구리 원료물질을 준비하는 단계; 상기 원료 물질을 용매에 투입하여 용액을 준비하는 단계; 상기 용액에 환원제를 투입하는 단계; 및 상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;는, 전술한 촉매의 전구체 제조 방법 및 조건과 동일하므로, 이하 자세한 설명은 생략한다.First, preparing the iron raw material and the copper raw material; Introducing the raw material into a solvent to prepare a solution; Introducing a reducing agent into the solution; And the step of hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent has been added to produce a catalyst precursor are the same as the method and conditions for producing the precursor of the catalyst described above and will not be described in detail below.

이후, 상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;를 더 실시할 수 있다.Thereafter, the catalyst precursor may be further reduced.

상기 촉매 전구체는 300 내지 400℃ 온도 범위에서 환원될 수 있다. The catalyst precursor may be reduced in the temperature range of 300 to 400 < 0 > C.

상기 촉매 전구체는 1 내지 2시간 동안 환원될 수 있다.The catalyst precursor may be reduced for 1 to 2 hours.

보다 구체적으로, 상기 촉매 전구체가 상기 온도 범위 및 상기 시간 동안 환원됨으로써, 활성점인 Fe 금속으로 완전히 전환될 수 있다.More specifically, the catalyst precursor can be completely converted to Fe metal, which is the active point, by being reduced during the temperature range and the time.

또한, 상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;에서, 상기 촉매 전구체는 수소 가스 분위기 하에서 환원될 수 있다. 이때, 상기 수소 가스의 유량은 50 내지 100sccm 일 수 있다. 수소 가스의 유량을 상기와 같이 한정함으로써, 델라포사이트가 Fe 금속으로 완전하게 환원될 수 있다.Further, in the step of reducing the prepared catalyst precursor, the catalyst precursor may be reduced in a hydrogen gas atmosphere. At this time, the flow rate of the hydrogen gas may be 50 to 100 sccm. By limiting the flow rate of the hydrogen gas as described above, the delapositite can be completely reduced to Fe metal.

보다 구체적으로, 상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;에 의해 이산화탄소 수소화 반응 촉매를 수득할 수 있다. More specifically, a carbon dioxide hydrogenation catalyst can be obtained by reducing the prepared catalyst precursor.

상기 수득된 촉매는 Cu 및 Fe를 포함하고, 삼방정계 형태이며, 비표면적이 10m2/g 이상일 수 있다. 보다 구체적으로는, 15 m2/g 이상일 수 있다.The obtained catalyst contains Cu and Fe, has a three-way system, and may have a specific surface area of 10 m 2 / g or more. More specifically, it may be at least 15 m 2 / g.

실시예Example  And 비교예Comparative Example

촉매 제조 방법Catalyst preparation method

Fe(NO3)3·9H2O 2.02g 및 Cu(NO3)2·3H2O 1.2g을 증류수 40ml에 용해하여 용액을 준비하였다. 이후, 상기 용액에 0.1mol의 NaOH을 4g 첨가한 후, 30분동안 교반하였다. 또한, 상기 용액에 0.5ml의 프로피온알데히드(propionaldehyde)를 첨가하여 혼합물을 제조하였다.The Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O 2.02g and Cu (NO 3) 2 · 3H 2 O 1.2g was prepared a solution dissolved in distilled water 40ml. Thereafter, 4 g of 0.1 mol of NaOH was added to the solution, followed by stirring for 30 minutes. In addition, 0.5 ml of propionaldehyde was added to the solution to prepare a mixture.

상기 혼합물은 100ml의 테플론 스테인리스강 오토클레이브(Teflon -lined stainless steel autoclave)로 이송된 후, 180℃에서 6 내지 24시간 동안 수열작용(hydrothermal)을 수행하였다. 그 결과, 6시간, 12시간, 및 24시간 수열작용에 의해 합성된 CuFeO2-6, CuFeO2-12, 및 CuFeO2-24 촉매를 준비하였다.The mixture was transferred to a 100 ml Teflon-drawn stainless steel autoclave and hydrothermalized at 180 ° C for 6 to 24 hours. As a result, CuFeO 2 -6, CuFeO 2 -12, and CuFeO 2 -24 catalysts synthesized by 6 hours, 12 hours, and 24 hours hydrothermal action were prepared.

또한, 스피넬 구조의 나노 파우더(100nm 미만)인 CuFe2O4 촉매를 Sigma-Aldrich 에서 구입하여 비교예 1로 준비하였다. 또한, Kanto로부터 순수한 Fe2O3을 구입하여 비교예 2로 준비하였다. 또한, Cu2O-Fe2O3 를 각각 1:1의 중량비로 혼합한 혼합물을 비교예 3으로 준비하였다.In addition, a spinel structure nano powder (less than 100 nm), CuFe 2 O 4 The catalyst was purchased from Sigma-Aldrich and prepared as Comparative Example 1. In addition, pure Fe 2 O 3 was purchased from Kanto and prepared as Comparative Example 2. In addition, Cu 2 O-Fe 2 O 3 Were mixed at a weight ratio of 1: 1, respectively.

촉매를 이용한 이산화탄소 수소화 반응Catalytic Hydrogenation of Carbon Dioxide

촉매에 의한 이산화탄소 수소화 반응은 CO2/H2=1:3인 스테인리스강 반응기의 고정층에서 수행되었다. The catalytic hydrogenation of carbon dioxide was performed in a fixed bed of a stainless steel reactor with CO 2 / H 2 = 1: 3.

먼저, 400℃에서 2시간동안 순수한 H2 가스 100sccm 분위기 하에서 예비 환원을 수행하였다. 촉매 반응을 위해, CO2 및 H2 가스를 질소가스와 함께 반응기 내로 공급하였다. 이때, 환원 조건은 300℃, 10bar 및 시간당 기체 공간 속도 1800 mlg-1h-1 였다. First, preliminary reduction was performed at 400 DEG C for 2 hours under a pure H 2 gas atmosphere of 100 sccm. For the catalytic reaction, CO 2 and H 2 gases were fed into the reactor together with nitrogen gas. At this time, the reducing conditions were 300 DEG C, 10 bar, and the gas space velocity was 1800 mlg -1 h -1 .

또한, CO2, CO 생성물과 질소의 농도는 an on-lined Agilent 7890A gas chromatograph with a thermal conductivity detector and a Carboxen 1000 packed column에 의해 측정되었다. C1-C6 의 탄화수소는 a flame ionization detector and an Alumina Sulfate PLOT Capillary column와 같은 가스크로마토그래피(GC)로 분석되었다. The concentrations of CO 2 , CO and N 2 were measured by an on-line Agilent 7890A gas chromatograph with a thermal conductivity detector and a Carboxen 1000 packed column. C 1 -C 6 hydrocarbons were analyzed by gas chromatography (GC) such as a flame ionization detector and an Alumina Sulfate PLOT capillary column.

그 결과, 분자량이 큰 탄화수소 생성물은 냉각 트랩에 수집되었다. 또한, 상기 분자량이 큰 탄화수소의 조성은 모의 증류(simulated distillation, SIMDIS) 분석을 사용하여, 탄소수의 중량%로 계산되었다.As a result, high molecular weight hydrocarbon products were collected in the cooling traps. In addition, the composition of hydrocarbons having large molecular weights was calculated as weight percent of carbon atoms, using simulated distillation (SIMDIS) analysis.

실험예Experimental Example

촉매catalyst 이산화탄소 변환율, Carbon dioxide conversion, %% 일산화탄소 선택도, %Carbon monoxide selectivity,% 탄화수소 선택도(일산화탄소 제외), Hydrocarbon selectivity (except for carbon monoxide), %% O/PO / P C1C1 C2C2 C3C3 C4C4 C5+C5 + 비교예 1Comparative Example 1 Fe2O3 Fe 2 O 3 14.314.3 33.233.2 60.260.2 22.522.5 11.311.3 3.73.7 2.32.3 0.030.03 실시예 1Example 1 CuFeO2-6CuFeO 2 -6 17.317.3 31.731.7 2.72.7 8.38.3 12.612.6 10.110.1 66.366.3 7.37.3 실시예 2Example 2 CuFeO2-12CuFeO 2 -12 18.118.1 31.931.9 3.93.9 1010 14.514.5 11.311.3 60.360.3 77 실시예 3Example 3 CuFeO2-24 CuFeO 2 -24 16.716.7 31.431.4 2.42.4 8.78.7 13.313.3 10.710.7 64.964.9 7.77.7 비교예 2Comparative Example 2 CuFe2O4 CuFe 2 O 4 13.313.3 28.428.4 38.338.3 19.719.7 20.120.1 10.510.5 11.411.4 0.020.02 비교예 3Comparative Example 3 Cu2O-Fe2O3 Cu 2 O-Fe 2 O 3 15.715.7 28.928.9 57.657.6 22.822.8 12.612.6 4.44.4 2.62.6 0.030.03

상기 표 1에 개시된 바와 같이, 본원 실시예 1 내지 3은 비교예 1 내지 3에 비해 이산화탄소 변환율이 우수함을 확인할 수 있다. As shown in Table 1, it can be confirmed that Examples 1 to 3 of the present invention have an excellent carbon dioxide conversion rate as compared with Comparative Examples 1 to 3.

더해서, 탄소수 C5 이상인 분자량이 큰 탄소수의 선택도가 비교예와 비교하여 현저하게 차이나는 것을 알 수 있다. 또한, 본원 실시예 1 내지 3은 파라핀에 대한 올레핀의 비율도 7.0 이상인 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the selectivity of the number of carbon atoms having a large number of carbon atoms C5 or more is significantly different from that of the comparative example. In Examples 1 to 3 of the present invention, the ratio of olefin to paraffin is 7.0 or more.

따라서, 전술한 바와 같이, 본원은 분자량이 큰 탄화수소의 높은 선택도로 인해 이산화탄소를 디젤, 가솔린과 같은 고부가가지치 물질로 용이하게 전환할 수 있음을 확인하였다.Thus, as described above, the present inventors have found that carbon dioxide can be easily converted into a high value additive material such as diesel or gasoline due to the high selectivity of hydrocarbons having a large molecular weight.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

Claims (28)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete Cu 및 Fe를 포함하고,
삼방정계 형태이며,
비표면적 10m2/g 이상인 촉매이되,
상기 촉매는 이산화탄소의 수소화 반응에 이용되고,
상기 반응에 의한 생성물은 탄화수소를 포함하고,
상기 생성물 내 탄화수소 100 중량%에 대해, 탄소수 C5 이상인 탄화수소는 60중량% 이상인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매.
Cu and Fe,
Three-
A catalyst having a specific surface area of 10 m 2 / g or more,
The catalyst is used for the hydrogenation reaction of carbon dioxide,
The product of the reaction comprises hydrocarbon,
Wherein the hydrocarbon having C5 or more carbon atoms is at least 60% by weight based on 100% by weight of the hydrocarbons in the product.
제11항에 있어서,
상기 생성물 내 탄화수소 100 중량%에 대해, 탄소수 C1인 탄화수소는 4중량% 이하인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매.
12. The method of claim 11,
Wherein the hydrocarbons having a carbon number of C1 are not more than 4% by weight based on 100% by weight of hydrocarbons in the product.
Cu 및 Fe를 포함하고,
삼방정계 형태이며,
비표면적 10m2/g 이상인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매이되,
상기 촉매의 기공율은 0.12 내지 0.17cm3/g인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매.
Cu and Fe,
Three-
A hydrogenation reaction catalyst of carbon dioxide having a specific surface area of 10 m 2 / g or more,
Wherein the catalyst has a porosity of 0.12 to 0.17 cm < 3 > / g.
삭제delete 제13항에 있어서,
상기 촉매의 Fe에 대한 Cu의 중량비(Cu/Fe)는 0.594 이상인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매.
14. The method of claim 13,
Wherein the weight ratio of Cu to Fe (Cu / Fe) of the catalyst is 0.594 or more.
제15항에 있어서,
상기 촉매의 Fe 금속 (110) 격자면의 거리는 0.2nm 이상인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매.
16. The method of claim 15,
Wherein the distance of the Fe metal (110) lattice plane of the catalyst is at least 0.2 nm.
제16항에 있어서,
상기 촉매의 표면에 구형의 Cu 입자가 위치하는 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매.
17. The method of claim 16,
Wherein spherical Cu particles are placed on the surface of the catalyst.
제17항에 있어서,
상기 촉매의 단위 철 당, 단위 시간 당, 이산화탄소의 변화량(FTY) 값은 2.0x10-6 molco2gfe -1s-1 이상인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매.
18. The method of claim 17,
Wherein the amount of change (FTY) of carbon dioxide per unit iron and unit time of the catalyst is not less than 2.0 × 10 -6 molco 2 g fe -1 s -1 .
제18항에 있어서,
상기 촉매의 올레핀 대비 파라핀의 비율(O/P) 값은 7.0 이상인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매.
19. The method of claim 18,
Wherein the olefin to paraffin ratio (O / P) of the catalyst is at least 7.0.
삭제delete 삭제delete 철 원료 물질 및 구리 원료물질을 준비하는 단계;
상기 원료 물질을 용매에 투입하여 용액을 준비하는 단계;
상기 용액에 환원제를 투입하는 단계;
상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계; 및
상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계; 를 포함하고,
상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;는
상기 촉매 전구체를 수소 가스 분위기 하에서 환원하는 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 제조방법.
Preparing an iron raw material and a copper raw material;
Introducing the raw material into a solvent to prepare a solution;
Introducing a reducing agent into the solution;
Hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to prepare a catalyst precursor; And
Reducing the prepared catalyst precursor; Lt; / RTI >
Reducing the prepared catalyst precursor;
Wherein the catalyst precursor is reduced in a hydrogen gas atmosphere.
제22항에 있어서,
상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;에서,
상기 촉매 전구체는 180 내지 200℃ 온도 범위에서 환원되는 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 제조방법.
23. The method of claim 22,
Reducing the prepared catalyst precursor,
Wherein the catalyst precursor is reduced in the temperature range of 180 to 200 < 0 > C.
제23항에 있어서,
상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;에서,
상기 촉매 전구체는 1 내지2시간 동안 환원되는 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 제조방법.
24. The method of claim 23,
Reducing the prepared catalyst precursor,
Wherein the catalyst precursor is reduced for 1 to 2 hours.
제24항에 있어서,
상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;에서,
상기 촉매 전구체는 수소 가스 분위기 하에서 환원되고,
상기 수소 가스의 유량은 50 내지 100sccm 인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 제조방법.
25. The method of claim 24,
Reducing the prepared catalyst precursor,
The catalyst precursor is reduced in a hydrogen gas atmosphere,
Wherein the flow rate of the hydrogen gas is 50 to 100 sccm.
제25항에 있어서,
상기 제조된 촉매 전구체를 환원하는 단계;에 의해,
수득된 촉매는 Cu 및 Fe를 포함하고,
삼방정계 형태이며,
비표면적 10m2/g 이상인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 제조방법.
26. The method of claim 25,
And reducing the prepared catalyst precursor,
The obtained catalyst contains Cu and Fe,
Three-
Wherein the specific surface area is 10 m 2 / g or more.
제22항에 있어서,
상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;에 의해,
상기 제조된 촉매 전구체는 CuFeO2를 포함하는 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 제조방법.
23. The method of claim 22,
And hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to produce a catalyst precursor,
Wherein the catalyst precursor comprises CuFeO 2 .
제27항에 있어서,
상기 환원제가 투입된 용액을 수열 합성하여 촉매 전구체를 제조하는 단계;에 의해,
상기 제조된 촉매 전구체는 삼방정계 형태인 것인 이산화탄소의 수소화 반응 촉매의 제조방법.
28. The method of claim 27,
And hydrothermally synthesizing the solution to which the reducing agent is added to produce a catalyst precursor,
Wherein the catalyst precursor is in the form of a three-ring system.
KR1020160051033A 2016-04-26 2016-04-26 Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same KR101790291B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160051033A KR101790291B1 (en) 2016-04-26 2016-04-26 Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160051033A KR101790291B1 (en) 2016-04-26 2016-04-26 Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101790291B1 true KR101790291B1 (en) 2017-10-26

Family

ID=60301028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160051033A KR101790291B1 (en) 2016-04-26 2016-04-26 Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101790291B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180099257A (en) * 2017-02-28 2018-09-05 울산과학기술원 Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same
US11826730B2 (en) 2017-02-28 2023-11-28 Unist (Ulsan National Institute Of Science And Technology) Precursor of catalyst for hydrogenation of carbon dioxide and manufacturing method therefor, and hydrogenation catalyst of carbon dioxide and manufacturing method therefor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012052624A1 (en) 2010-10-21 2012-04-26 Oulun Yliopisto Photocatalytic material

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012052624A1 (en) 2010-10-21 2012-04-26 Oulun Yliopisto Photocatalytic material

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEM. COMMUN., 2012, 48, 7365-7367*
J MATER SCI: MATER ELECTRON (2014) 25:1798-1803*
토론토대학 박사 논문*

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180099257A (en) * 2017-02-28 2018-09-05 울산과학기술원 Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same
KR101912298B1 (en) * 2017-02-28 2018-10-26 울산과학기술원 Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same
US11826730B2 (en) 2017-02-28 2023-11-28 Unist (Ulsan National Institute Of Science And Technology) Precursor of catalyst for hydrogenation of carbon dioxide and manufacturing method therefor, and hydrogenation catalyst of carbon dioxide and manufacturing method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yao et al. Roles of Cu+ and Cu0 sites in liquid-phase hydrogenation of esters on core-shell CuZnx@ C catalysts
Ye et al. Recent progress in improving the stability of copper-based catalysts for hydrogenation of carbon–oxygen bonds
Gao et al. Promotional Role of Surface Defects on Carbon‐Supported Ruthenium‐Based Catalysts in the Transfer Hydrogenation of Furfural
Yaripour et al. The effects of synthesis operation conditions on the properties of modified γ-alumina nanocatalysts in methanol dehydration to dimethyl ether using factorial experimental design
Osman et al. Surface hydrophobicity and acidity effect on alumina catalyst in catalytic methanol dehydration reaction
Khoshbin et al. Direct synthesis of dimethyl ether on the admixed nanocatalystsof CuO–ZnO–Al2O3 and HNO3-modified clinoptilolite at high pressures: Surface properties and catalytic performance
Khoshbin et al. Preparation and catalytic performance of CuO–ZnO–Al2O3/clinoptilolite nanocatalyst for single-step synthesis of dimethyl ether from syngas as a green fuel
US8614164B2 (en) Iron- and copper-comprising heterogeneous catalyst and process for preparing olefins by reacting carbon monoxide with hydrogen
Jia et al. Influence of lewis acidity on catalytic activity of the porous alumina for dehydrofluorination of 1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane to trifluoroethylene
ZHANG et al. Progress in carbon monoxide oxidation over nanosized Ag catalysts
US8618016B2 (en) Iron- and manganese-comprising heterogeneous catalyst and process for preparing olefins by reacting carbon monoxide with hydrogen
US11826730B2 (en) Precursor of catalyst for hydrogenation of carbon dioxide and manufacturing method therefor, and hydrogenation catalyst of carbon dioxide and manufacturing method therefor
Huang et al. Synthesis of methanol and ethanol over CuZnAl slurry catalyst prepared by complete liquid-phase technology
Ayodele Eliminating reverse water gas shift reaction in CO2 hydrogenation to primary oxygenates over MFI-type zeolite supported Cu/ZnO nanocatalysts
Li et al. One-pot synthesis of acidic and basic bifunctional catalysts to promote the conversion of ethanol to 1-butanol
US9156026B2 (en) Iron-comprising heterogeneous catalyst and process for preparing olefins by reaction of carbon monoxide with hydrogen
Zhang et al. MnCl2 modified H4SiW12O40/SiO2 catalysts for catalytic oxidation of dimethy ether to dimethoxymethane
CN113351251A (en) Core-shell catalyst, preparation method and application thereof
Kim et al. Catalytic conversion of syngas to higher alcohols over mesoporous perovskite catalysts
KR101790291B1 (en) Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same
Devarajan et al. Solvent free transesterification of glycerol into glycerol carbonate over nanostructured CaAl hydrotalcite catalyst
KR101912298B1 (en) Precursor of catalyst for hydrogenation reaction of co2, method for manufacturing the same, catalyst for hydrogenation reaction of co2, and method for manufacturing the same
Jagadeesan et al. Direct conversion of calcium carbonate to C 1–C 3 hydrocarbons
Takahashi et al. CO2-reforming of methane over Ni/SiO2 catalyst prepared by homogeneous precipitation in sol–gel-derived silica gel
CN104289226B (en) A kind of multifunctional solid catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant