KR102029392B1 - 반복 흡착 성능을 높인 고온 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법 - Google Patents

반복 흡착 성능을 높인 고온 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반복 흡착 성능을 높인 고온 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열적 안정성이 우수하고, 첨가제로 인한 흡착제의 성능의 저하없이, 고온에서의 이산화탄소를 반복적으로 흡착할 수 있는 흡착제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 첨가제를 함유하는 금속 산화물 기반 고온 이산화탄소 흡착제는 기존의 금속 산화물 기반 흡착제가 갖는 반복 흡착 성능이 지속적으로 감소되는 문제를 해결하기 위하여 열적 안정성이 높은 물질을 첨가하였으며, 과량의 첨가제를 함유하는 경우 흡착제의 질량대비 흡착 성능이 감소하는 문제를 해결하기 위하여 소량의 첨가제 만으로도 열적 안정성이 우수하고, 첨가제로 인한 흡착제의 질량대비 흡착 성능의 저하없이, 고온에서의 이산화탄소를 반복적으로 흡착할 수 있다. 또한, 졸겔법을 이용하여 첨가제의 효율적인 분산이 가능해지고 상대적으로 적은 양으로도 흡착제의 열적 안정성을 효율적으로 증가시킬 수 있으며, 첨가제의 도입으로 인하여 향상된 금속 산화물 기반 흡착제의 열적 안정성에 의해 흡착제의 반복 흡착 성능이 향상되고 흡착제의 수명 연장으로 인하여 흡착제 비용이 절감되고 본 발명의 흡착제를 이용하여 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon dioxide Capture and Storage, CCS)기술에도 적용이 가능하다.

Description

반복 흡착 성능을 높인 고온 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법{High-temperature Carbon Dioxide Sorbent with Enhanced Cyclic Sorption Performance and Method for Manufacturing Thereof}
본 발명은 반복 흡착 성능을 높인 고온 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열적 안정성이 우수하고, 첨가제로 인한 흡착제의 성능의 저하없이, 고온에서의 이산화탄소를 반복적으로 흡착할 수 있는 고온 이산화탄소 흡착제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전세계적인 에너지 요구량 증가에 따라 화석연료를 기반으로 한 공정 설비가 증가하고 있으며, 이로 인해 온실가스를 대표하는 이산화탄소의 배출량이 증가하고 있다. 대부분의 공정에서 이산화탄소는 450℃ 이상의 고온으로 배출되는데, 현재 상용화된 공정에서 이산화탄소의 포집은 상온에서 이루어지므로 배가스의 냉각이 필수적인 실정이다. 이 때 고온에서 이산화탄소에 대한 우수한 흡착 성능을 보이는 흡착제를 개발하여 이용하는 경우, 추가적인 냉각 공정이 필요치 않아 전체적인 공정의 효율이 증가할 것으로 기대되고 있다.
고온에서 활용 가능한 이산화탄소 흡착제로는 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)과 같은 금속 산화물(metal oxide)을 기반으로 하는 흡착제가 있으며, 이들 흡착제는 400~700℃의 넓은 온도 범위에 걸쳐 안정적으로 이산화탄소를 흡착하며, 이산화탄소에 대한 흡착 성능이 매우 우수하고 흡착 속도가 빠르다는 장점이 있다. 그러나, 상기 금속 산화물 기반 흡착제는 열적 안정성이 좋지 않아 장기 운전시(연속적으로 흡착과 재생을 반복하였을 때) 흡착제의 흡착 성능이 지속적으로 감소한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 열적 안정성이 좋은 물질을 소량 첨가하여 금속 산화물 기반의 이산화탄소 반복 흡착 성능을 증진시키는 연구가 진행되고 있다.
이와 관련하여, 한국공개특허 10-2005-0012600는 CaO 기반의 이산화탄소 흡착제의 반복 흡착 성능을 증진시키기 위하여 TiO2 등 산화물을 첨가하였고, 미국등록특허 9,114,359 및 9,283,538는 CaO, MgO 기반의 흡착제에 마그네슘, 알루미늄, 실리콘, 타이타늄, 란타늄, 세륨 및 지르코늄 등의 첨가제를 투입하여 흡착제의 열적 안정성을 도모하였다. 그러나, 열적 안정성 증진을 위해 투입된 과량의 첨가제에 의해 흡착제의 질량대비 흡착 성능이 감소함에 따라, 소량의 첨가제만으로도 고온에서의 이산화탄소를 효과적으로 반복 흡착할 수 있는 흡착제의 개발이 필요한 실정이다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 소량의 첨가제를 함유하는 금속 산화물 기반의 흡착제가 열적 안정성이 우수하고, 첨가제로 인한 흡착제의 질량대비 흡착 성능의 저하없이, 고온에서의 이산화탄소를 반복적으로 흡착할 수 있는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 열적 안정성이 우수하고, 첨가제로 인한 흡착제의 성능의 저하없이, 고온에서의 이산화탄소를 반복적으로 흡착할 수 있는 고온 이산화탄소 흡착제의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 고온 이산화탄소 흡착제를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 고온 이산화탄소 흡착제를 이용한 이산화탄소 흡착방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (A) ZrO2, SiO2, CaZrO3 및 CaSiO3로 구성된 군에서 선택되는 첨가제 및 금속 산화물 전구체를 증류수에 분산시킨 다음, 겔화제를 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계; (B) 상기 혼합물을 가열하여 겔을 형성하는 단계; 및 (C) 상기 겔을 건조한 다음, 소성하는 단계를 포함하는 금속 산화물 기반 고온 이산화탄소 흡착제의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되고, ZrO2, SiO2, CaZrO3 및 CaSiO3로 구성된 군에서 선택되는 첨가제가 금속 산화물에 결합되어 있는 고온 이산화탄소 흡착제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 고온 이산화탄소 흡착제를 이용한 이산화탄소 흡착방법을 제공한다.
본 발명에 따른 첨가제를 함유하는 금속 산화물 기반 고온 이산화탄소 흡착제는 기존의 금속 산화물 기반 흡착제가 갖는 반복 흡착 성능이 지속적으로 감소되는 문제를 해결하기 위하여 열적 안정성이 높은 물질을 첨가하였으며, 과량의 첨가제를 함유하는 경우 흡착제의 질량대비 흡착 성능이 감소하는 문제를 해결하기 위하여 소량의 첨가제 만으로도 열적 안정성이 우수하고, 첨가제로 인한 흡착제의 질량대비 흡착 성능의 저하없이, 고온에서의 이산화탄소를 반복적으로 흡착할 수 있다. 또한, 졸겔법을 이용하여 첨가제의 효율적인 분산이 가능해지고 상대적으로 적은 양으로도 흡착제의 열적 안정성을 효율적으로 증가시킬 수 있으며, 첨가제의 도입으로 인하여 향상된 금속 산화물 기반 흡착제의 열적 안정성에 의해 흡착제의 반복 흡착 성능이 향상되고 흡착제의 수명 연장으로 인하여 흡착제 비용이 절감되고 본 발명의 흡착제를 이용하여 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon dioxide Capture and Storage, CCS)기술에도 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고상법을 이용한 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제의 합성 방법을 모식도로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 졸겔법을 이용한 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제의 합성 방법을 모식도로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제의 XRD 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제의 Raman 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제의 BSEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제의 TEM 이미지와 EDX 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 합성 방법에 따른 이산화탄소 흡착제의 첨가제 및 금속 산화물의 분포를 모식도로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제의 열중량 분석 결과를 나타낸 것이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명에서는 금속 산화물 기반 고온 이산화탄소 흡착제를 제조할 경우, SEM, XRD, Raman 분광, BSEM, TEM, EDX 등의 분석을 통해 첨가제와 금속 산화물이 화학적으로 결합되어 CaZrO3 형태로 존재하는 것을 확인하였으며, 본 발명에 따라 제조된 고온 이산화탄소 흡착제는 열적 안정성이 우수하고, 첨가제로 인한 흡착제의 성능저하 없이 고온의 이산화탄소를 반복적으로 흡착할 수 있는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, (A) ZrO2, SiO2, CaZrO3 및 CaSiO3로 구성된 군에서 선택되는 첨가제 및 금속 산화물 전구체를 증류수에 분산시킨 다음, 겔화제를 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계; (B) 상기 혼합물을 가열하여 겔을 형성하는 단계; 및 (C) 상기 겔을 건조한 다음, 소성하는 단계를 포함하는 금속 산화물 기반 고온 이산화탄소 흡착제의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 다른 관점에서, 상기 방법으로 제조되고, ZrO2, SiO2, CaZrO3 및 CaSiO3로 구성된 군에서 선택되는 첨가제가 금속 산화물에 결합되어 있는 고온 이산화탄소 흡착제에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 첨가제는 ZrO2, SiO2, CaZrO3 및 CaSiO3로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 산화물은 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 또는 산화칼슘 및 산화마그네슘 혼합물인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 겔화제는 구연산(citric acid), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 및 글리세롤(glycerol)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 혼합물의 가열 온도는 100℃ 내지 120℃인 것이 바람직하고, 증류수를 증발시키기 위하여 110℃인 것이 가장 바람직하다. 가열 온도가 100℃ 보다 낮을 경우 증류수의 증발이 늦어 겔의 형성이 안되는 문제가 있고, 120℃ 보다 높을 경우 증발이 너무 빨라 겔이 형성되기 전에 증류수가 모두 증발되어 혼합물의 응고현상(solidification)이 진행되는 문제가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 겔의 건조 온도는 100℃ 내지 140℃인 것이 바람직하고, 120℃인 것이 가장 바람직하다. 건조 온도가 100℃ 보다 낮을 경우 겔에 남아있는 잔여 증류수의 증발이 안되는 문제가 있고, 140℃ 보다 높을 경우 잔여 증류수의 증발 과정에서 고온으로 인한 겔의 연소가 진행되는 문제가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 금속 산화물:첨가제의 몰비가 3:1 내지 50:1인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30:1이다. 금속 산화물과 첨가제의 몰비가 3:1 이하인 경우 다량의 첨가제로 인하여 흡착제의 질량대비 흡착 성능이 감소하는 문제가 있고, 50:1 이상인 경우 극소량의 첨가제가 함유되어 흡착제의 열적 안정성 향상 효과가 미미할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 건조된 겔의 소성 온도는 600℃ 내지 1000℃인 것이 바람직하고, 800℃에서 소성하는 것이 더욱 바람직하다. 소성 온도가 600℃ 보다 낮을 경우 CaO 기반 흡착제의 합성이 안되는 문제가 있고, 1000℃ 보다 높을 경우 흡착제의 뭉침 현상에 의한 흡착 성능 저하 문제가 있다.
또한, 본 발명에 따른 고온 이산화탄소 흡착제는 상기 첨가제가 Zr02이고, 금속 산화물은 CaO이며, CaZrO3 형태의 구조를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 물리적으로 혼합되어 있는 기존의 흡착제에 비해 첨가제와 금속 산화물이 화학적으로 결합되어 있는 고온 이산화탄소 흡착제를 이용하여 안정적으로 고온 이산화탄소를 흡착할 수 있고, 흡착 및 재생을 10회 이상 반복한 이후에도 초기의 흡착성능이 안정적으로 유지되는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 다른 관점에서, 상기 방법으로 제조된 고온 이산화탄소 흡착제를 이용한 고온 이산화탄소 흡착방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 첨가제를 함유하는 금속 산화물 기반 고온 이산화탄소 흡착제의 반복 흡착 성능은 10 내지 30 cycle을 반복하였을 경우, 약 70 g 이산화탄소/g 흡착제 이상의 Sorption Uptake를 갖는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1
본 실시예에서는 기존의 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제의 합성 방법인 고상법(solid-state method)을 이용하여 흡착제를 제조하였다(도 1 참조). 금속 산화물 전구체는 CaCO3, 첨가제는 ZrO2을 사용하였다.
첨가제를 함유하지 않는 CaO 흡착제를 고상법으로 제조하기 위하여, CaCO3를 800℃에서 6시간 동안 소성하였다. 이 때 수득된 un-modified(개질되지 않은) CaO 흡착제는 CaO(s-s)로 명명하였다.
첨가제를 함유하는 CaO 흡착제를 고상법으로 제조하기 위하여, CaCO3와 ZrO2를 30:1(몰비)로 고상에서 물리적으로 혼합한 다음, 800℃에서 6시간 동안 소성하였다. 이 때 수득된 Zr-modified(Zr-개질된) CaO 흡착제는 CaZr(s-s)로 명명하였다.
실시예 2
본 실시예에서는 금속 산화물 기반 이산화탄소 흡착제를 졸겔법(sol-gel method)을 이용하여 제조하였다(도 2 참조). 금속 산화물 전구체는 Ca(NO3)2, 첨가제 전구체는 ZrO(NO3)2을 사용하였다.
첨가제를 함유하지 않는 CaO 흡착제를 졸겔법으로 제조하기 위하여, Ca(NO3)2를 증류수에 분산시킨 다음, 겔화제로 구연산 17.3 g을 첨가하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물은 110℃에서 물을 증발시키는 과정에서 상기 전구체 물질들과 겔화제의 응집(chelating)이 발생하게 되고, 이에 따라 겔화(gelation)가 진행되었다. 상기 겔을 120℃에서 건조한 다음, 800℃에서 6시간 동안 소성하였다. 이 때 수득된 un-modified(개질되지 않은) CaO 흡착제는 CaO(c-sg)로 명명하였다.
첨가제를 함유하는 CaO 흡착제를 졸겔법으로 제조하기 위하여, Ca(NO3)2와 ZrO(NO3)2를 30:1(몰비)로 증류수에 분산시킨 다음, 겔화제로 구연산 17.3 g을 첨가하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물은 110℃에서 물을 증발시키는 과정에서 상기 전구체 물질들과 겔화제의 응집(chelating)이 발생하게 되고, 이에 따라 겔화(gelation)가 진행되었다. 상기 겔을 120℃에서 건조한 다음, 800℃에서 6시간 동안 소성하였다. 이 때 수득된 Zr-modified(Zr-개질된) CaO 흡착제는 CaZr(c-sg)로 명명하였다.
실험예 1
본 실험예에서는 실시예 1 및 2에서 제조된 흡착제를 다양한 분석 기기를 이용하여 특성분석을 실시하였다.
- SEM(Scanning Electron Microscope)
도 3은 실시예 1 및 2에서 제조된 흡착제의 SEM 이미지를 나타낸 것으로, (a) CaO(s-s), (b) CaO(c-sg), (c) CaZr(s-s) 및 (d) CaZr(c-sg)이다.
분석 결과 고상법으로 제조된 흡착제에 비해, 졸겔법으로 제조된 흡착제가 더욱 잘 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 입자 크기의 경향성은 소량의 Zr을 첨가해준 경우에도 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다.
- XRD(X-Ray Diffraction)
도 4는 실시예 1 및 2에서 제조된 흡착제의 X선 결정 분석결과를 나타낸 것이다.
분석 결과 첨가제를 함유하지 않는 흡착제의 경우(a), 고상법 및 졸겔법으로 제조된 흡착제 모두 이물질 없이 CaO만이 잘 합성되었음을 확인할 수 있으며, 소량으로 분석된 CaCO3는 CaO가 상온에서 이산화탄소를 흡착한 것으로 판단된다. 또한, 첨가제를 함유하는 흡착제의 경우(b), 고상법으로 제조된 흡착제는 CaO와 ZrO2의 형태로 넣어준 두 가지 물질이 물리적으로 혼합된 상태라는 것을 확인할 수 있으며, 졸겔법으로 제조된 흡착제는 ZrO2가 CaO와 반응하여 CaZrO3의 형태로 존재하는 것을 확인할 수 있다.
- Laser Raman Spectroscopy
도 5는 실시예 1에서 제조된 CaZr(s-s) 및 실시예 2에서 제조된 CaZr(c-sg)에 대하여 633 nm 레이저를 사용한 가시 Raman 분석결과를 나타낸 것이다.
분석 결과 고상법으로 제조된 CaZr(s-s)의 경우 CaO과 ZrO2이 물리적인 혼합물로 존재한다는 것을 다시 한번 확인할 수 있다. 이에 비해 졸겔법으로 제조된 CaZr(c-sg)의 경우 ZrO2의 특성 피크는 나타나지 않고, 332, 357, 440, 546 cm-1에서 4개의 작은 피크가 나타나는데, 이는 CaZrO3를 나타내는 피크로 잘 알려져 있다. 따라서, XRD 분석결과와 마찬가지로 졸겔법으로 제조된 CaZr(c-sg)는 ZrO2가 CaO와 반응하여 CaZrO3의 형태로 존재하는 것을 확인할 수 있다.
- BSEM(Back-scattering Scanning Electron Microscope)
도 6은 실시예 1 및 2에서 제조된 흡착제의 BSEM 이미지를 나타낸 것으로, (a) CaZr(s-s) 및 (b) CaZr(c-sg)이다. BSEM 분석에서는 물질의 물성의 차이가 이미지 상의 밝기 차이로 나타나며, 일반적으로 보다 무거운 물질이 더 밝게 나타난다.
분석 결과 도 6-(a)에서 확인할 수 있는 밝은 부분은 ZrO2에 해당하며, 어두운 부분이 CaO에 해당한다고 해석할 수 있다. 이에 비해 도 6-(b)의 CaZr(c-sg)는 밝기 차이가 크지 않아 CaZr(s-s)에 비해 구별이 쉽지 않은데, 이는 CaZrO3와 CaO의 물성 차이가 ZrO2와 CaO의 물성 차이에 비해 더 작기 때문인 것으로 판단된다. 덧붙여, 도 3-(b)에 나타난 CaO(c-sg)의 SEM 분석 결과와 비교하였을 때, 도 6-(b)에 보이는 마이크로 단위의 입자가 CaO, 그리고 그 표면에 흩뿌려져 있는 나노미터 단위의 작은 입자들이 CaZrO3으로 예상된다. 이는 하기 도 7의 전자 투과 현미경 결과와 그에 수반된 표면 성분 분석 결과에서 확실히 파악할 수 있다.
- TEM(Transmission Electron Microscope) 및 EDX(Energy Dispersive Spectrometer)
도 7은 졸겔법으로 제조된 CaZr(c-sg)의 TEM 이미지와 EDX 분석 결과를 나타낸 것이다.
분석 결과 CaZr(c-sg)의 경우 작은 알갱이들이 하나의 큰 입자의 표면에 붙어있는 모습을 확인할 수 있다. EDX 분석 결과에서 작은 알갱이의 경우 Zr 성분이 검출된 반면, 큰 입자에서는 Zr 성분이 검출되지 않은 것을 파악할 수 있었다. 이를 통해 첨가제인 Zr이 나노 사이즈의 알갱이 형태로 흡착제의 표면에 붙어 존재함을 확인할 수 있다.
도 8은 고상법으로 제조된 CaZr(s-s) 및 졸겔법으로 제조된 CaZr(c-sg)의 금속 산화물과 첨가제의 분포 모식도를 나타낸 것이다. 본 실험예에서 수행한 다양한 특성분석 결과에서도 알 수 있듯이, (a)는 고상법으로 ZrO2를 첨가해준 경우 ZrO2와 CaO가 물리적으로 혼합되어 있는 것을 나타내고, (b)는 졸겔법으로 ZrO2를 첨가해준 경우 첨가제인 ZrO2가 흡착제 CaO와 반응하여 화학적으로 결합해 있는 것을 모식적으로 나타낸 것이다.
실험예 2
본 실험예에서는 실시예 1 및 2에서 제조된 흡착제를 열중량 분석(Thermo Gravimetric Analysis, TGA)을 이용하여 반복 흡착 성능을 평가하였다. 100% CO2 분위기 650℃에서 60분간 흡착을 진행한 다음, 100% 질소 분위기 780℃에서 60분간 재생(탈착)을 진행하였으며, 상기 흡착 및 재생을 10회 반복하였다.
분석 결과 첨가제를 함유하지 않는 CaO(s-s) 및 CaO(c-sg)의 흡착 성능은 사이클이 반복됨에 따라 지속적으로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 고상법으로 제조된 첨가제를 함유하는 CaZr(s-s)의 경우, 반복 흡착성능이 CaO(s-s)에 비해서는 어느 정도 증가하였지만 그 증가량이 크지 않은 것을 알 수 있다. 이에 비해, 본 발명에 따른 졸겔법으로 제조된 첨가제를 함유하는 CaZr(c-sg)의 경우, 초기의 흡착성능이 흡착 및 재생을 10회 반복한 이후에도 안정적으로 유지되는 것을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 다음 단계를 포함하는 금속 산화물 기반 고온 이산화탄소 흡착제의 제조방법:
    (A) ZrO2, SiO2, CaZrO3 및 CaSiO3로 구성된 군에서 선택되는 첨가제 및 금속 산화물 전구체를 증류수에 분산시킨 다음, 겔화제를 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계;
    (B) 상기 혼합물을 100℃ 내지 120℃의 온도에서 가열하여 겔을 형성하는 단계;
    (C) 상기 겔을 120℃ 내지 140℃의 온도에서 건조하는 단계; 및
    (D) 건조된 상기 겔을 소성하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물은 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 또는 산화칼슘 및 산화마그네슘 혼합물인 것을 특징으로 하는 고온 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 겔화제는 구연산, 에틸렌 글리콜 및 글리세롤로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 고온 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 (A) 단계에서 금속 산화물 전구체:첨가제의 몰비는 3:1 내지 50:1인 것을 특징으로 하는 고온 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 건조된 겔의 소성 온도는 600℃ 내지 1000℃인 것을 특징으로 하는 고온 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제3항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되고, ZrO2, SiO2, CaZrO3 및 CaSiO3로 구성된 군에서 선택되는 첨가제가 금속 산화물에 결합되어 있는 고온 이산화탄소 흡착제.
  9. 제8항에 있어서, 상기 첨가제가 Zr02이고, 금속 산화물은 CaO이며, CaZrO3 형태의 구조를 포함하는 고온 이산화탄소 흡착제.
  10. 제8항에 있어서, 상기 흡착제는 금속 산화물:첨가제의 몰비가 3:1 내지 50:1인 것을 특징으로 하는 고온 이산화탄소 흡착제.
  11. 제9항에 있어서, 상기 흡착제는 레이저 라만 분광법으로 분석시 332, 357, 440, 546 cm-1에서 피크를 나타내는 것을 특징으로 하는 고온 이산화탄소 흡착제.
  12. 제8항의 고온 이산화탄소 흡착제를 이용한 이산화탄소 흡착방법.
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