KR102101099B1 - 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 이용하여 이온성 액체 단일추진제 분해 방법 - Google Patents
메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 이용하여 이온성 액체 단일추진제 분해 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 저온 분해 활성과 고온에서의 내열성이 향상된 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매를 사용하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 분해하는 방법으로, 상기 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매는 메조기공 실리카에 구리산화물을 담지시켜 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 제조하여 저온에서 이온성 액체 단일추진제를 분해하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이온성 액체 단일추진제를 분해하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 고내열성이면서 동시에 활성이 향상된 새로운 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 이용하여 이온성 액체 단일추진제를 저온에서 분해하는 방법에 관한 것이다.
암모늄디니트르아미드는 암모늄이온과 디니트르아미드 이온으로 구성되는 이온성 물질이며, 일반적으로 실온에서 고체 형태로 존재하는 수용성 물질이지만, 물의 비점 이하에서 용융하며, 물에 용해했을 때 매우 강력한 이온간 상호 작용을 나타낸다. 암모늄디니트르아미드를 주성분으로 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제에 열을 가하면 이산화탄소, 수증기 및 질소로 분해되며 열을 발생시켜서 추진제로 사용된다. 친환경적인 추진제로 분류되는 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제는 추진제 자체로써 독성이 적어 취급이 용이하고 다른 독성 추진제 취급 시 요구되는 특별한 안전장치가 요구되지 않으므로 저렴한 비용으로 취급할 수 있다. 보통 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제는 암모늄디니트르아미드 수용액, 연료 및 용액 안정제로 구성되어 있으며, 고성능 녹색 추진제(High Performance Green Propellant, HPGP)라고 부른다. 그러나 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제는 수분 함량이 높기 때문에 점화가 매우 어렵다는 단점이 존재한다. 따라서 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 사용하는 추력기에서 점화를 하기 위해서는 최소 200℃ 이상으로 가열해서 이온성 액체 단일추진제를 분해해야 한다. 분해 온도를 가능한 한 낮추는 것이 유리하기 때문에 촉매를 사용하여 가열 온도를 낮추는 것이 필요하다. 또한, 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제가 분해가 되어 점화가 되면 촉매 베드의 온도가 고온으로 올라가게 된다. 따라서 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제 분해 방법이 우주선 및 인공위성 등에서 일련의 간헐적인 분해를 위해 사용되는 경우, 저온에서 촉매 활성을 발현해야 하는 것은 물론이고 고온에서의 열적 저항을 갖추어야 하는 것이 필수적이다.
종래기술로는, 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 분해하기 위해 가장 많이 사용되는 촉매 물질은 알루미나 등의 지지체에 이리듐, 백금, 로듐 및 구리 등의 금속 산화물이 담지된 촉매이며, 이와 같은 촉매를 이용하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 분해하는 방법에 관한 많은 기술이 알려져 있다.
미국특허 제7,137,244호에는 이리듐 또는 백금-로듐을 헥사알루미네이트에 담지한 촉매를 사용하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 분해하는 방법이 공지되어 있으며, 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제 분해용 촉매로써 백금이 알루미나에 담지 된 촉매를 사용한 연구결과(Appl Catal B 127, 121, 2012)도 발표되어 있으나, 분해 효율이 높지 못하고 귀금속을 사용한다는 점에서 가격이 고가라는 단점이 있다.
최근에, 메조기공 구리-세륨계 산화물 및 메조기공 구리-망간 촉매를 사용하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 저온에서 분해할 수 있는 연구결과(J Nanosci Nanotechnol 18, 1427, 2018 및 J Nanosci Nanotechnol 18, 353, 2018) 등이 보고되어 있으나, 상기의 경우에도 고온에서 내열성이 높지 않다는 단점을 안고 있다.
이에 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 분해하는 데 있어서, 기존의 귀금속 촉매를 사용하지 않는 메조기공 구리계 촉매의 경우 내열성을 향상시키고 저온 활성을 개선시킬 수 있는 새로운 방안이 필요한 상황이다.
Appl Catal B 127, 121, 2012
J Nanosci Nanotechnol 18, 1427, 2018
J Nanosci Nanotechnol 18, 353, 2018
본 발명의 목적은 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 저온 분해 활성을 향상시키고 촉매의 내열성을 향상시킬 수 있는 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 저온 분해 활성과 고온에서의 내열성을 향상시킨 촉매로 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매를 사용한 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제 분해 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 저온 분해 활성과 고온에서의 내열성이 향상된 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매를 사용하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 분해하는 방법을 제공하며, 상기 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매는 구리산화물이 5 ~ 30중량% 포함된 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 이용하는 것을 특징으로 하고 있다. 구리산화물 함량은 바람직하게는 10 ~ 30중량%, 보다 바람직하게는 18 ~ 30중량%일 수 있다.
상기 구리-실리콘산화물 촉매는 평균 기공 크기가 2.0 ~ 20㎚ 범위인 메조기공을 가지며, 비표면적이 65 ~ 200m2/g 범위를 가질 수 있다.
상기 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도는 110℃ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100℃ 이하일 수 있다.
상기 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매는 구리 전구체 용액에 소수성 메조기공 실리카를 함침시켜 함침물을 형성하는 단계, 상기 함침물을 건조하고 열처리하여 구리산화물이 담지된 메조기공 실리카를 수득하는 단계, 상기에서 수득한 구리산화물이 담지된 메조기공 실리카를 알칼리 용액으로 처리하여 실리카 일부를 제거하는 단계, 상기에서 실리카가 일부 제거된 물질을 세척하고 건조하여 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 완성하는 단계 및 열처리하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 소수성 메조기공 실리카는 하소된 메조기공 실리카 주형을 헥사메틸디실라잔(HMDS)의 혼합물에서 환류 반응을 통해 제조될 수 있다.
상기 실리카를 제거하는 알칼리 용액의 농도는 0.1 ~ 2.0M의 범위일 수 있고, 상기 알칼리 용액은 특별하게 제한되지 않으며, 수산화나트륨 수용액 등일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 촉매 제조방법은 고내열성이면서 동시에 활성이 향상된 새로운 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 이용하여 이온성 액체 단일추진제를 저온에서 분해하는 방법에 적합한 방법인 것이다.
도 1은 본 발명에 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매에서 구리산화물 함량에 따른 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 분해 온도를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의거하여 좀 더 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않는다.
본 발명에서 촉매는 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매이다. 본 발명에서 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매는 메조기공 실리카인 KIT-6를 지지체로 사용하여 구리 전구체를 KIT-6에 담지한 후, 알칼리 수용액으로 식각하여 실리카 일부를 제거하여 메조기공을 지닌 구리-실리콘산화물 산화물 촉매를 제조하여 사용하였다.
본 발명에 사용되는 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매는 구리산화물의 함량이 5 ~ 30중량%, 바람직하게는 10 ~ 30중량%, 보다 바람직하게는 18 ~ 30중량%일 수 있다. 구리산화물의 함량이 5중량% 미만이면 촉매의 활성 유지가 힘들고, 30중량%를 초과하면 촉매의 내열성이 떨어지므로 바람직하지 않다. 상기 실리콘산화물은 촉매의 메조기공을 유지시켜서 촉매의 표면적을 증가시키고, 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제 분해 반응이 일어남에 따라 반응열에 의해 고온에서 구리 입자들이 소결되어 촉매의 표면적이 감소되는 것을 방지하는 효과가 있다. 이러한 효과들이 복합적으로 발현되어, 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제 분해에 매우 효과적이다.
본 발명에서 사용한 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매는 기공 크기가 2.0 ~ 20㎚인 메조기공을 갖는데, 표면적이 65 ~ 200m2/g이어서 미세 기공만 보유한 종래의 촉매보다 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 촉매 기공 내의 확산이 빨라서 촉매 기공 내의 표면 활성점에 도달하기 용이하다는 장점이 있다.
상기 촉매의 제조방법은 소수성 KIT-6를 주형 물질로 사용하여 나노 캐스팅 방법을 통해 합성한다. 메조기공 실리카인 KIT-6의 소수성을 조절하기 위해 소성된 KIT-6을 헥사메틸디실라잔 및 n-부틸리튬을 함유하는 혼합물로 처리하고, 헥산으로 세척하여 소수성 KIT-6를 얻는다. 소수성 KIT-6를 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매를 제조하기 위한 주형 물질로 사용한다. 구리 전구체를 소수성 KIT-6에 함침 시키고, 건조 및 소성 과정을 거쳐서 결정화시킨다.
상기 구리 전구체는 예를 들어 염화구리, 질산구리, 및 초산구리 등으로부터 선택된다. 이 물질을 알칼리 용액을 이용한 습식 식각 공정을 통해서 실리카 주형 물질을 제거한다.
상기 알칼리 용액의 농도는 0.1 ~ 2.0M, 바람직하게는 0.5 ~ 2.0M인 것이 좋다. 알칼리 용액의 농도가 0.1M 미만이면 실리카 제거량이 작아서 촉매의 내열성이 떨어지고, 2.0M을 초과하면 실리카 제거량이 지나치게 많아져서 촉매의 내열성이 떨어지므로 바람직하지 않다. 실리카를 일부 제거한 후, 세척, 건조 및 소성 과정을 거쳐서 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매를 완성한다.
촉매의 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제 분해 활성과 내열성을 분석하는 방법은 하기와 같다.
암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제는 암모늄디니트르아미드, 메탄올, 물 및 암모니아의 혼합물을 사용한다. Incone1600으로 제작된 부피 100 ml 반응기에 일정 온도에서 열처리를 거친 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매를 일정량 채워 넣고 일정량의 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 투입한다. 분당 10℃의 가열 속도로 반응기를 가열하면서 반응기 내의 온도와 압력을 지속적으로 측정하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도를 측정한다.
본 발명의 촉매를 이용하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 분해한 결과, 촉매를 고온에서 열처리한 후에도 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 저온 분해 활성이 발현되는 결과를 얻을 수 있었다.
메조기공 실리카(KIT-6) 재료의 제조
메조기공 실리카 주형인 KIT-6의 제조법은 하기 문헌에 나온 방법을 이용하였다(국내공개특허 제10-2010-00069094호). 공중합 고분자인 플루로닉 P-123(Pluronic P-123: EO20PO70EO20)을 계면활성제로 주형으로 사용하고 부탄올(butanol)을 계면활성제의 상전이를 조절하는 첨가제로 사용하며, 테트라에틸오르토실리케이트(tetraethylorthosilicate: TEOS)를 실리카 전구체로 사용하였다.
플루로닉 P-123 90.0g을 증류수 3,255g에 녹인 후 염산(35%) 177g과 부탄올 90.0g을 추가하였다. 이후 용액을 35℃로 유지된 오븐에서 1시간 교반하였다. 마지막으로 TEOS 193.5g을 넣은 후 24시간 동안 교반하였다. 추가로 교반 없이 30 ~ 130℃ 사이의 적정온도에서 24시간을 더 놓아둔 후 여과를 통해서 침전된 생성물을 얻었다. 특히 추가 열처리 온도가 90℃ 이하인 경우 물을 사용해서 세척하지 않고 액체와 생성물인 침전만을 분리해서 100℃ 오븐에서 건조한 후, 550℃에서 6시간 동안 하소시켜 메조기공 실리카 KIT-6를 제조하였다.
질소 흡착-탈착 등온선 분석(Nitrogen adsorption-desorption isotherm analysis) 결과를 통해 다공특성을 확인한 결과, 기공 크기는 6.70㎚, 세공용적(pore volumne)은 0.72cm3/g, 비표면적이 547m2/g을 갖는 것을 확인하였다.
실시예 1
메조기공 실리카인 KIT-6의 소수성을 조절하기 위해 10.0g의 소성된 KIT-6를 1.0g의 헥사메틸디실라잔 및 240ml의 n-부틸리튬을 함유하는 혼합물로 처리하고, 헥산으로 100℃에서 1시간 동안 환류하였다. 이어서 얻어진 흰색 분말을 여과하고 n-헥산으로 여러 번 세척한 다음 100℃ 오븐에서 밤새 건조시켰다.
소수성 KIT-6 5.0g을 100℃의 진공 상태에서 약 2시간 동안 예열한 후, 이어서, 2.63g의 질산구리 수화물 및 에탄올과 증류수의 1 : 1 혼합물 2.25g을 함유하는 전구체 용액을 건조된 소수성 KIT-6에 함침시켰다. 혼합물을 완전히 건조시키기 위해 80℃의 오븐에 밤새 보관한 후, 생성된 물질을 공기 중에서 350℃에서 3시간 동안 소성시켜 결정화시켰다. 이 물질을 2.0M NaOH 용액에 넣고 1시간 동안 교반하여 습식 식각 공정을 수행하고, 실리카 주형 물질을 제거하였다. 생성된 물질을 증류수, 에탄올 및 아세톤으로 여러 번 세척 한 다음, 80℃ 오븐에서 밤새 건조시켜서 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매(CuO 30%)를 제조하였다.
에너지 분산형 분광법(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 분석에 의하면 구리산화물의 조성은 30.0중량%임을 확인하였고, 다공특성은 질소 흡착-탈착 등온선 분석(Nitrogen adsorption-desorption isotherm analysis) 결과를 통해 기공 크기가 10㎚를 갖고, 비표면적이 123m2/g을 갖는 것을 확인하였다.
실시예 2
메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 제조하되, 실리카 주형 물질을 제거하기 위한 습식 식각 공정에서 1.0M NaOH 용액을 사용한 것 이외 실시예 1과 동일한 방법으로 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매(CuO 20중량%)를 제조하였다. 에너지 분산형 분광법(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 분석에 의하면 구리산화물의 조성은 20.0중량%임을 확인하였고, 다공특성은 질소 흡착-탈착 등온선 분석(Nitrogen adsorption-desorption isotherm analysis) 결과를 통해 기공 크기가 2.1~16㎚를 갖고, 비표면적이 73m2/g을 갖는 것을 확인하였다.
실시예 3
메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 제조하되, 실리카 주형 물질을 제거하기 위한 습식 식각 공정에서 0.5M NaOH 용액을 사용한 것 이외 실시예 1과 동일한 방법으로 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매(CuO 18중량%)를 제조하였다. 에너지 분산형 분광법(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 분석에 의하면 구리산화물의 조성은 18.0중량%임을 확인하였고, 다공특성은 질소 흡착-탈착 등온선 분석(Nitrogen adsorption-desorption isotherm analysis) 결과를 통해 기공 크기가 2.3~17㎚를 갖고, 비표면적이 65m2/g을 갖는 것을 확인하였다.
실시예 4
메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 제조하되, 실리카 주형 물질을 제거하기 위한 습식 식각 공정에서 0.1M NaOH 용액을 사용한 것 이외 실시예 1과 동일한 방법으로 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매(CuO 10중량%)를 제조하였다. 에너지 분산형 분광법(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 분석에 의하면 구리산화물의 조성은 10.0중량%임을 확인하였고, 다공특성은 질소 흡착-탈착 등온선 분석(Nitrogen adsorption-desorption isotherm analysis) 결과를 통해 기공 크기가 2.3~18㎚를 갖고, 비표면적이 71m2/g을 갖는 것을 확인하였다.
비교예 1
메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 제조하되, 습식 식각 공정을 수행하지 않은 것 이외 실시예 1과 동일한 방법으로 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매(CuO 2중량%)를 제조하였다. 에너지 분산형 분광법(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 분석에 의하면 구리산화물의 조성은 2.0중량%임을 확인하였고, 다공특성은 질소 흡착-탈착 등온선 분석(Nitrogen adsorption-desorption isotherm analysis) 결과를 통해 기공 크기가 2.6~21㎚를 갖고, 비표면적이 70m2/g을 갖는 것을 확인하였다.
비교예 2
메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 제조하되, 습식 식각 공정을 3회 반복하여 수행한 것 이외 실시예 1과 동일한 방법으로 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매(CuO 68중량%)를 제조하였다. 에너지 분산형 분광법(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 분석에 의하면 구리산화물의 조성은 2.0중량%임을 확인하였고, 다공특성은 질소 흡착-탈착 등온선 분석(Nitrogen adsorption-desorption isotherm analysis) 결과를 통해 기공크기가 5.8㎚를 갖고, 비표면적이 218m2/g을 갖는 것을 확인하였다.
비교예 3
구리산화물 산화물을 이용하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도를 측정하여 대비하였다.
암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도 측정평가
암모늄디니트르아미드 65중량%, 메탄올 20중량%, 물 10중량% 및 암모니아 5중량%의 혼합물을 이온성 액체 단일추진제로 사용하였다. Incone1600으로 제작된 부피 100 ml 반응기에 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 촉매 80mg을 채워 넣고 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제 50μl를 투입하였다. 이어서 분당 10℃의 가열 속도로 반응기를 가열하면서 반응기 내의 온도(550℃, 600℃ 및 700℃) 및 압력을 지속적으로 측정하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도를 측정하였고, 표 1에 나타내었다.
표 1은 실시예 내지 비교예에 따른 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도 결과이고, 상대적인 평가를 도 1에 도시하였다.
| 촉매 | CuO 함량 (중량%) |
촉매 열처리 온도 (℃) |
추진제 분해 온도 (℃) |
|
| 실시예 1 | 메조기공 구리-실리콘산화물계 | 30 | 500 | 92.7 |
| 600 | 91.0 | |||
| 700 | 92.2 | |||
| 실시예 2 | 메조기공 구리-실리콘산화물계 | 20 | 500 | 99.2 |
| 600 | 97.0 | |||
| 700 | 94.8 | |||
| 실시예 3 | 메조기공 구리-실리콘산화물계 | 18 | 500 | 97.8 |
| 600 | 97.1 | |||
| 700 | 96.3 | |||
| 실시예 4 | 메조기공 구리-실리콘산화물계 | 10 | 500 | 102.2 |
| 600 | 105.3 | |||
| 700 | 106.1 | |||
| 비교예 1 | 메조기공 구리-실리콘산화물계 | 2 | 500 | 93.0 |
| 600 | 112.3 | |||
| 700 | 107.5 | |||
| 비교예 2 | 메조기공 구리-실리콘산화물계 | 68 | 500 | 110.2 |
| 600 | 113.0 | |||
| 700 | 115.4 |
표 1 및 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 구리산화물 함량이 10 ~ 30중량%인 경우 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도가 110℃ 이하를 나타내고 있다. 반면에, 구리산화물 함량이 2중량%인 경우에는 600℃의 열처리 온도에서 분해 온도가 112℃ 이상을 나타내고 있으며, 구리산화물 함량이 68중량%인 경우에는 500 내지 700℃ 열처리 온도 범위에서 모두 110℃ 이상의 분해 온도를 나타내고 있음을 확인하였다.
즉, 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매에서 구리산화물의 함량이 10 ~ 30중량%인 경우 분해 온도가 110℃ 이하로 현저히 낮다는 점을 확인할 수 있다. 또한, 구리산화물의 함량이 18 ~ 30중량%인 경우에는 100℃ 이하의 분해 온도를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
위 결과로부터 950℃에서도 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도를 측정하기 위해, 대표적으로 실시예 1의 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매(CuO 30%) 및 비교예 2의 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매(CuO 68%)을 선택하고, 또한 메조기공이 없는 구리산화물(비교예 3)만으로 분해 온도를 측정하였고, 그 결과를 표 2 에 도시하였다.
| 촉매 | CuO 함량 (중량%) | 촉매 열처리 온도 (℃) |
추진제 분해온도 (℃) |
|
| 실시예 1 | 메조기공 구리-실리콘산화물계 | 30 | 950 | 99.8 |
| 비교예 2 | 메조기공 구리-실리콘산화물계 | 68 | 950 | 117.8 |
| 비교예 3 | 구리산화물 | 100 | 950 | 119.2 |
표 2 에 나타나 있는 바와 같이, 950℃에서 열처리한 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매(CuO 30%)의 경우, 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도를 측정한 결과, 분해 시작 온도가 99.8℃로 나타났고, 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매(CuO 68%)의 경우에는 분해 시작 온도가 117.8℃로 나타났으며, 구리산화물의 경우에는 119.2℃로 나타났다.
즉, 메조기공 구리-실리콘산화물계 촉매(CuO 30%)가 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제의 분해 온도가 100℃ 이하로 현저히 낮다는 점을 확인할 수 있다.
Claims (8)
- 구리산화물이 18 ~ 30중량%로 포함된 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 이용하여 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 91~100℃의 저온에서 분해하는 것을 특징으로 하며,
상기 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매는,
메조기공 실리카를 헥사메틸디실라잔을 함유하는 혼합물로 처리하여 소수성 메조기공 실리카를 제조하는 단계;
구리 전구체 용액에 상기 소수성 메조기공 실리카를 함침시켜 함침물을 형성하는 단계;
상기 함침물을 건조하고 열처리하여 구리산화물이 담지된 메조기공 실리카를 수득하는 단계;
상기에서 수득한 구리산화물이 담지된 메조기공 실리카를 알칼리 용액으로 처리하여 실리카 일부를 제거하는 단계;
상기에서 실리카가 일부 제거된 물질을 세척하고 건조하여 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매를 완성하는 단계;를 포함하여 제조된 것인 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 저온에서 분해하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 촉매는 평균 기공 크기가 2.0 ~ 20㎚인 메조기공을 갖는 것을 특징으로 하는 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 저온에서 분해하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 촉매의 표면적이 65 ~ 200m2/g인 것을 특징으로 하는 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 저온에서 분해하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 메조기공 구리-실리콘산화물 촉매는 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 저온에서 분해하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 알칼리 용액의 농도는 0.1 ~ 2.0M인 것을 특징으로 하는 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 저온에서 분해하는 방법. - 제7항에 있어서,
상기 알칼리 용액은 수산화나트륨 수용액인 것을 특징으로 하는 암모늄디니트르아미드 기반 이온성 액체 단일추진제를 저온에서 분해하는 방법.
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|---|---|---|---|---|
| CN114345409A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-15 | 山东鑫泉医药有限公司 | 纳米负载Cu离子液体催化剂的制备方法 |
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| US7137244B2 (en) | 2001-05-23 | 2006-11-21 | Svenska Rymdaktiebolaget | Reactor for decomposition of ammonium dinitramide-based liquid monopropellants and process for the decomposition |
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