KR102426142B1 - 육방정 구조의 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법 - Google Patents

육방정 구조의 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102426142B1
KR102426142B1 KR1020200054538A KR20200054538A KR102426142B1 KR 102426142 B1 KR102426142 B1 KR 102426142B1 KR 1020200054538 A KR1020200054538 A KR 1020200054538A KR 20200054538 A KR20200054538 A KR 20200054538A KR 102426142 B1 KR102426142 B1 KR 102426142B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
particles
boron nitride
catalyst metal
preparing
Prior art date
Application number
KR1020200054538A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210136381A (ko
Inventor
조영석
차준영
정향수
김용민
손현태
윤성필
남석우
이택진
윤창원
한종희
Original Assignee
한국과학기술연구원
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 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020200054538A priority Critical patent/KR102426142B1/ko
Priority to JP2022547029A priority patent/JP7427797B2/ja
Priority to AU2021266536A priority patent/AU2021266536B2/en
Priority to CN202180011766.8A priority patent/CN115066295A/zh
Priority to PCT/KR2021/001351 priority patent/WO2021225254A1/ko
Priority to GB2211091.0A priority patent/GB2607473A/en
Priority to NO20220836A priority patent/NO20220836A1/en
Publication of KR20210136381A publication Critical patent/KR20210136381A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102426142B1 publication Critical patent/KR102426142B1/ko
Priority to US17/816,154 priority patent/US20220362748A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18—Carbon
    • B01J35/026—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18—Carbon
    • B01J21/185—Carbon nanotubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/462—Ruthenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24—Nitrogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/0006—
    • B01J35/023—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
    • B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/51—Spheres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236—Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/088—Decomposition of a metal salt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C01B3/047—Decomposition of ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0411—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 육방정 구조의 단결정성 물질을 포함하는 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 촉매는 암모니아 탈수소화 반응 또는 암모니아 합성 반응에 유용하게 사용할 수 있다.

Description

육방정 구조의 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법{A CATALYST WHEREIN CATALYTIC METAL IS DEPOSITED ON SUPPORT MATERIAL HAVING HEXAGONAL STRUCTURE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 육방정 구조의 단결정성 물질을 포함하는 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 촉매는 암모니아 탈수소화 반응 또는 암모니아 합성 반응에 유용하게 사용할 수 있다.
화석 에너지의 고갈 및 환경오염 문제로 인하여 화석 연료를 대체할 수 있는 신재생 대체 에너지에 대한 요구가 크며, 그러한 대체 에너지의 하나로서 수소가 주목받고 있다.
연료전지와 수소연소장치는 수소를 반응 가스로 사용하고 있는데, 연료전지와 수소연소장치를 예컨대 자동차나 각종 전자 제품 등에 응용하기 위하여 수소의 안정적이고 지속적인 공급 내지 저장 기술이 필요하다.
수소를 이용하는 장치에 수소를 공급하기 위하여 별도로 설치된 수소 공급소로부터 수소가 필요할 때마다 수소를 공급받는 방식을 사용할 수 있다. 이러한 방식에서는 수소 저장을 위하여 압축 수소나 액화 수소를 사용할 수 있다.
또는, 수소를 저장하고 발생시키는 물질을 수소 이용 장치에 탑재한 후 해당 물질의 반응을 통하여 수소를 발생시키고 이를 수소 이용 장치에 공급하는 방식을 사용할 수 있다. 이 방식에는 예컨대, 금속수소화물(metal hydride) 이용 방법, 흡착, 탈착/탄소(absorbents/carbon) 이용 방법, 화학적 방법(chemical hydrogen storage) 등이 제안되고 있다.
이러한 수소 발생 물질로서 예컨대 암모니아 보란, 암모니아 등을 이용할 수 있으며, 이들로부터 탈수소화하는 과정에서 촉매가 이용된다.
그 중에서도 특히 암모니아는 높은 수소 저장 밀도(약 17.7 중량%)를 가지며 합성이 용이하다.
참고로, 암모니아 탈수소화 반응 및 암모니아 합성 반응은 하기 반응식 1과 같다.
[반응식 1]
2NH3 ↔ 3H2 + N2 △H = 46kJ/mol
종래 암모니아 탈수소화 반응 및 암모니아 합성 반응의 촉매로서 지지체에 담지된 촉매금속이 연구되었지만, 촉매금속이 지지체 중에 잘 분산되지 않고, 촉매 활성이 저조하다는 등 개선의 여지가 많다.
또한, 탄소로 구성된 지지체를 사용하는 데 있어서의 심각한 단점은 산업적인 조건하에서 수소첨가에 대한 민감성이다. 구체적으로 탄소로 구성된 지지체는 메탄으로 서서히 변형되며, 지지체의 점차적인 손실과 결과적으로 작업의 어려움을 초래한다.
한국공개특허 제10-2013-0062902호 한국공개특허 제10-2011-0129394호 한국등록특허 제10-1768078호 한국공개특허 제10-2019-0087810호
Applied Catalysis A : General, 2004, 277, 1-9 Energy Environ. Sci., 2012, 5, 6278-6289 Journal of Catalysis, 2004, 224, 384-396 J.AM. CHEM. SOC., 2009, 131, 12230-12239
본 발명은 촉매 활성이 우수한 암모니아 탈수소용 촉매 또는 암모니아 합성용 촉매를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 암모니아 탈수소화 반응 또는 암모니아 합성 반응 중 분해되지 않고 안정적인 촉매를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉매는 육방정 구조의 단결정성 물질을 포함하는 지지체 및 상기 지지체 상에 담지된 촉매금속을 포함할 수 있다.
상기 단결정성 물질은 육방정 질화붕소(Hexagonal boron nitride, h-BN), 질화붕소 나노튜브(Boron nitride nanotube, BNNTs), 질화붕소 나노리본(Boron nitride nanoribbons, BNNRs), 질화붕소 나노시트(Boron nitride nanosheet), 탄소나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs), 탄소나노섬유(Carbon nanofibers, CNFs), 환원된 산화 그래핀(Reduced graphene oxide, rGO) 및 실리센(Silicene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 촉매금속은 루테늄(Ru) 니켈(Ni), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 촉매금속은 촉매의 전체 중량을 기준으로 0.01중량% 내지 3중량%의 함량으로 담지될 수 있다.
상기 촉매금속은 로드(Rod) 형태의 입자를 포함하고, 상기 로드 형태의 입자는 길이가 10㎚ 내지 80㎚이고, 애스팩트비(Aspect ratio)가 1.2 내지 20인 것일 수 있다.
상기 촉매금속은 육각형(Hexagonal) 입자, 구형(Sphere) 입자 및 반구형(Semi-sphere) 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 입자를 포함하고, 상기 입자는 직경이 2㎚ 내지 40㎚의 것일 수 있다.
상기 촉매는 반응의 전환 빈도(TOF: Turnover frequency)가 7,500 h-1 이상인 것일 수 있다.
상기 촉매는 암모니아 탈수소화 반응 또는 암모니아 합성 반응에 사용되는 것일 것 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉매의 제조방법은 육방정 질화붕소를 포함하는 지지체에 촉매금속 전구체 용액을 함침시키는 단계, 함침된 결과물을 건조하는 단계 및 건조된 결과물을 열처리하여 상기 지지체 상에 촉매금속이 담지된 촉매를 얻는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제조방법은 상기 건조된 결과물을 200℃ 내지 700℃에서 열처리하는 것일 수 있다.
상기 제조방법은 상기 건조된 결과물을 공기 분위기에서 열처리하여 상기 촉매금속을 로드(Rod) 형태의 입자로 형성하는 것일 수 있다.
상기 제조방법은 상기 건조된 결과물을 불활성 기체 분위기 또는 진공 분위기에서 열처리하여 상기 촉매금속을 육각형(Hexagonal), 구형(Sphere), 반구형(Semi-sphere)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 형태의 입자로 형성하는 것일 수 있다.
상기 제조방법은 상기 건조된 결과물을 불활성 기체 분위기 또는 진공 분위기에서 열처리하여 상기 촉매금속을 에피택셜(Epitaxial) 성장시키는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 촉매는 비표면적이 넓은 육방정 질화붕소를 지지체로 사용하고, 이에 촉매금속을 고르게 담지시킨 것이므로 촉매 활성이 우수하다.
본 발명에 따른 촉매는 암모니아 탈수소화 반응 또는 암모니아 합성 반응의 산업적인 조건에서 분해되지 않고 안정한 육방정 질화붕소를 지지체로 사용한 것이므로 메탄화의 문제 없이 촉매 활성이 안정적으로 유지된다.
본 발명에 따른 촉매의 제조방법은 열처리를 특정 조건에서 수행함으로써, 촉매 금속의 형태 및/또는 크기를 조절할 수 있는바, 높은 활성점을 갖는 촉매를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 촉매는 촉매의 활성 및 전환빈도(Turnover frequency)가 높기 때문에 적은 양으로도 종래에 비해 동등 내지 향상된 성능을 보일 수 있다.
본 발명에 따른 촉매는 기존에 알려진 촉매들에 비해 암모니아 전환 반응에 대한 전환빈도가 매우 우수하므로 수소 생산의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 촉매에 대한 XRD 분석 결과이다.
도 2는 본 발명의 실시예1, 실시예2, 비교예1 및 비교예2에 따른 촉매의 암모니아 전환율을 측정한 결과이다.
도 3a는 본 발명의 실시예1에 따른 촉매에 대한 TEM 분석 결과이다. 도 3b는 본 발명의 실시예2에 따른 촉매에 대한 TEM 분석 결과이다. 도 3c는 본 발명의 실시예3에 따른 촉매에 대한 TEM 분석 결과이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 발명에 따른 촉매는 육방정 구조의 단결정성 물질을 포함하는 지지체 및 및 상기 지지체 상에 담지된 촉매금속을 포함한다.
상기 육방정 구조의 단결정성 물질은 육방정 질화붕소(Hexagonal boron nitride, h-BN), 질화붕소 나노튜브(Boron nitride nanotube, BNNTs), 질화붕소 나노리본(Boron nitride nanoribbons, BNNRs), 질화붕소 나노시트(Boron nitride nanosheet), 탄소나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs), 탄소나노섬유(Carbon nanofibers, CNFs), 환원된 산화 그래핀(Reduced graphene oxide, rGO) 및 실리센(Silicene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 육방정 구조의 단결정성 물질은 2차원의 판상 구조를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 육방정 구조의 단결정성 물질은 시트(Sheet) 또는 플레이크(Flake)의 판상 구조를 갖는 육방정 질화붕소, 질화붕소 나노리본, 질화붕소 나노시트, 환원된 산화 그래핀, 실리센을 포함할 수 있고, 바람직하게는 육방정 질화붕소를 포함할 수 있다.
2차원 소재는 기존의 벌크 소재에서 발견되지 않았던 새로운 물리적 및 화학적 특성 때문에 최근에 많은 연구가 진행되고 있다. 육방정 질화붕소는 그래핀과 같이 육각형 모양을 갖고, 탄소 대신 보론과 질소로 구성되어 있어, "백색 그래핀(white graphene)"으로 불리기도 한다. 육방정 질화붕소는 표면에 단글링 본드(Dangling bond)가 없고 매우 평평하여 촉매금속의 지지체로 유용하게 사용할 수 있다.
상기 육방정 구조의 단결정성 물질은 표면적이 넓어 그 위에 촉매금속을 고르게 분산시킬 수 있고, 그에 따라 촉매 활성이 크게 향상될 수 있다. 예를 들어, 상기 육방정 질화붕소는 표면적이 2 m2/g 내지 50 m2/g일 수 있다.
상기 육방정 질화붕소는 열역학적으로 안정한 지지체의 역할을 할 수 있다. 따라서 암모니아 탈수소화 반응 또는 암모니아 합성 반응의 산업적인 조건에서 메탄화 또는 분해되지 않고 그 형상, 특성 등을 유지할 수 있다. 따라서 상기 촉매는 안정적으로 촉매 활성을 유지할 수 있다.
상기 촉매금속은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 촉매금속은 상기 촉매를 암모니아 탈수소화 반응에 사용하는 경우에는 루테늄(Ru)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 촉매금속은 상기 촉매를 암모니아 합성 반응에 사용하는 경우에는 몰리브데늄(Mo)을 더 포함할 수 있다.
상기 촉매금속은 상기 촉매의 전체 중량을 기준으로 0.01중량% 내지 3중량%의 함량으로 담지될 수 있다. 상기 촉매금속의 담지량이 0.01중량% 미만이면 담지 자체가 되지 않거나 촉매 활성의 향상을 기대하기 어렵고, 3중량%를 초과하면 촉매금속 간의 응집현상이 발생하여 촉매 활성이 저하될 수 있다.
상기 촉매금속의 형태 및/또는 크기는 후술할 제조방법의 열처리 단계의 분위기에 따라 조절할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
본 발명에 따른 촉매의 제조방법은 육방정 구조의 단결정성 물질을 포함하는 지지체에 촉매금속 전구체 용액을 함침시키는 단계, 함침된 결과물을 건조하는 단계 및 건조된 결과물을 열처리하여 상기 지지체 상에 촉매금속이 담지된 촉매를 얻는 단계를 포함한다. 상기 촉매의 제조방법은 전술한 촉매에 관한 내용과 실질적으로 중복되는 구성을 포함할 수 있고, 중복된 부분에 대한 자세한 설명은 생략한다.
먼저, 지지체 상에 촉매금속 전구체 용액을 함침시킨다. 예시적인 구현예에서 상기 촉매금속이 루테늄인 경우 상기 촉매금속 전구체는 RuCl3, RuCl3·xH2O, RuCl3·3H2O, [Ru(NH3)6]Cl2 , Ru3(CO)12, C16H22O2Ru, C18H26Ru 등을 포함할 수 있다.
이어서 함침된 결과물을 건조할 수 있다. 예시적인 구현예에서 상기 건조는 40℃ 내지 100℃에서 수행할 수 있다. 또한, 상기 함침된 결과물을 진공 건조할 수 있다.
건조된 결과물을 열처리하여 상기 지지체 상에 촉매금속이 담지된 촉매를 얻을 수 있다. 예시적인 구현예에서 상기 열처리는 3 내지 5시간 동안 200 내지 700℃의 온도에서 수행할 수 있다. 온도가 200℃ 미만이면 촉매금속이 지지체의 표면에 고정되지 않을 수 있고, 700℃를 초과하면 촉매금속 간 응집현상이 발생하여 촉매 활성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 열처리는 공기 분위기, 불활성 기체 분위기 또는 진공 분위기에서 수행할 수 있다. 상기 불활성 기체 분위기는 아르곤 가스 분위기, 질소 가스 분위기 등일 수 있다.
상기 열처리를 공기 분위기에서 수행하면 상기 촉매금속을 로드(ROD) 형태의 입자로 형성할 수 있다. 상기 로드 형태의 촉매금속은 이에 한정되지 않으나, 길이가 10㎚ 내지 80㎚이고, 애스팩트비(Aspect ratio)가 1.2 내지 20인 것일 수 있다. 이와 같이 촉매금속을 로드 형태의 입자로 형성하면 암모니아 분해반응에 높은 활성을 가지는 사이트 수가 증가한다.
상기 열처리를 불활성 기체 분위기 또는 진공 분위기에서 수행하면 상기 촉매금속을 육각형(Hexagonal), 구형(Sphere), 반구형(Semi-sphere)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 형태의 입자로 형성할 수 있다. 상기 입자는 이에 한정되지 않으나, 직경이 2㎚ 내지 40㎚의 것일 수 있다. 이와 같이 촉매금속을 육각형(Hexagonal), 구형(Sphere), 반구형(Semi-sphere)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 형태의 입자로 형성하면 상대적으로 높은 분산도를 지니는 촉매를 얻을 수 있다. 또한, 불활성 기체 분위기 또는 진공 분위기에서의 열처리를 통해 상기 촉매금속을 에피택셜(Epitaxial) 성장시킬 수 있다. 여기서 에피택셜 성장은 상기 촉매금속이 상기 지지체의 육방정 구조의 골격을 따라 성장하는 것을 의미한다. 상기 촉매금속을 에피텍셜 성장시킴으로써, 암모니아 분해 활성 개선에 도움이 되는 촉매금속의 특정면 혹은 사이트를 성장시킬 수 있다.
이하, 실시예 및 실험을 통하여 더욱 상세히 설명하지만, 이하에 기재된 내용에 본 발명이 한정되지 않는다.
실시예1
지지체인 육방정 질화붕소를 준비하였다. 상기 지지체에 루테늄 전구체인 Ru3CO12와 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)의 혼합물을 함침하고, 약 40 내지 80℃에서 약 12시간 건조하였다. 건조된 결과물을 공기 분위기에서 약 3시간 동안 200 내지 700℃로 열처리하여 촉매를 얻었다. 상기 촉매는 루테늄을 1중량% 포함하도록 제조하였다.
실시예2
건조된 결과물을 불활성 기체인 아르곤 가스 분위기에서 열처리한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게 촉매를 제조하였다.
실시예3
건조된 결과물을 진공 분위기에서 열처리한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게 촉매를 제조하였다.
비교예1
지지체로 육방정 질화붕소 대신 실리카(SiO2)를 사용하고, 루테늄의 담지량을 1.5중량%로 늘린 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 공정을 수행하여 촉매를 제조하였다.
비교예2
지지체로 육방정 질화붕소 대신 Al2O3를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 공정을 수행하여 촉매를 제조하였다.
실험예1: XRD 분석
상기 실시예1에 따른 촉매에 대해 X선 회절분석(X-ray diffraction)을 실시하였다. 그 결과는 도 1과 같다. 이를 참조하면, 육방정 질화붕소와 루테늄의 피크가 모두 관찰되므로 루테늄이 지지체인 육방정 질화붕소 상에 제대로 담지되었음을 알 수 있다.
실험예2: 온도에 따른 암모니아 전환율 측정
실시예1, 실시예2, 비교예1 및 비교예2에 따른 촉매를 사용하여 암모니아 탈수소화 반응을 진행하고 그 변환율을 측정하였다.
먼저, 각각의 상기 촉매 40mg을 직경이 3/8"인 충전층 반응기에 충전하였고, 구체적인 측정 조건은 350 ~ 450℃의 온도, 60,000 mL/gcat ·h의 GHSV (NH3), 2시간의 환원 시간이었다. 그 결과는 도 2와 같다.
도 2를 참조하면, 실시예1 및 실시예2의 경우 비교예1 및 비교예2에 비해 촉매금속의 담지량이 같거나 더 적음에도 암모니아 전환율이 훨씬 높은 것을 알 수 있다.
실험예3: 열처리 분위기에 따른 촉매금속의 형태 및 크기
상기 실시예1, 실시예2 및 실시예3에 따른 촉매에 대한 TEM(Transmission electron microscope) 분석을 수행하였다. 그 결과는 각각 도 3a, 도 3b 및 도 3c와 같다.
도 3a를 참조하면, 공기 분위기에서 열처리를 하는 경우 촉매금속이 로드(Rod) 형태의 입자로 형성됨을 알 수 있다.
도 3b를 참조하면, 불활성 기체 분위기에서 열처리를 하는 경우 촉매금속이 육각형, 구형 및 반구형의 입자로 형성됨을 알 수 있다.
도 3c를 참조하면, 진공 분위기에서 열처리를 하는 경우 촉매금속이 구형 및 반구형의 입자로 형성됨을 알 수 있다.
또한, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 불활성 기체 분위기 또는 진공 분위기에서 열처리를 하는 경우 촉매금속이 지지체를 따라 에피텍셜 성장함을 알 수 있다.
실험예4: TOF(Turn over frequency) 계산
상기 실험예2에서 암모니아 전환율을 측정한 결과를 바탕으로 실시예에 따른 촉매의 TOF를 450C 조건에서 계산하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.
구분1 ) TOF [h-1] 문헌
1wt% Ru/h-BN 9136.9 본 발명의 실시예
5wt% K-Ru/MCM-41 2473.1 J. Catal., 236, 2 (2005) 181
4.4wt% Ru/Ba(NH2)2 3691 J. Phys. Chem. C, 120, 5 (2016) 2822
3.5wt% Ru/MgO 4466.9 Appl B., 211, (2017) 167
5wt% Ru/CNT 1774.6 Appl. Catal. B., 48, 4 (2004) 237
5wt% K-Ru/AC 3289.3 Appl. Catal. B., 48, 4 (2004) 237
5wt% K-Ru/CNT 6351.2 Appl. Catal. B., 48, 4 (2004) 237
4.8wt% Ru-KNO3/CNT 7191.1 Appl. Catal. B., 52, (2004) 287
4.85wt% K-Ru/MgO-CNT 3121.7 Catal. Lett., 93, (2004) 113
5wt% Ru/Al2O3 2223 sigma 상용촉매 5wt% Ru/Al2O3 제품번호: 439916
2wt% Ru/Al2O3 3193 KIST 자체 제작
1.5wt% SiO2 2518 KIST 자체 제작
1) 슬래쉬(/)의 좌측은 촉매금속 및 담지량, 우측은 지지체를 기재한 것이다. 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 촉매의 TOF가 기존에 알려진 암모니아 탈수소화 반응 촉매의 TOF에 비해 월등히 높다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 촉매는 굉장히 효율이 뛰어남을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 비제한적이고 예시적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상은 첨부 도면이나 상기 설명 내용에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하며, 또한, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. 육방정 구조의 단결정성 물질을 포함하는 지지체 및 상기 지지체 상에 담지된 촉매금속을 포함하는, 암모니아 탈수소화 반응 또는 암모니아 합성 반응에 사용되는 촉매로서,
    상기 단결정성 물질은 육방정 질화붕소(Hexagonal boron nitride, h-BN), 질화붕소 나노튜브(Boron nitride nanotube, BNNTs), 질화붕소 나노리본(Boron nitride nanoribbons, BNNRs) 및 질화붕소 나노시트(Boron nitride nanosheet)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하고,
    상기 촉매금속은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하고,
    상기 촉매금속은 로드(Rod) 형태의 입자를 포함하거나, 육각형(Hexagonal) 입자, 구형(Sphere) 입자 및 반구형(Semi-sphere) 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 입자를 포함하는
    촉매.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단결정성 물질은 육방정 질화붕소(Hexagonal boron nitride, h-BN)를 포함하는
    촉매.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 촉매금속은 루테늄(Ru)을 포함하는
    촉매.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 촉매금속은 촉매의 전체 중량을 기준으로 0.01중량% 내지 3중량%의 함량으로 담지된 것인
    촉매.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 촉매금속은 로드(Rod) 형태의 입자를 포함하고,
    상기 로드 형태의 입자는 길이가 10㎚ 내지 80㎚이고, 애스팩트비(Aspect ratio)가 1.2 내지 20인 것인
    촉매.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 촉매금속은 육각형(Hexagonal) 입자, 구형(Sphere) 입자 및 반구형(Semi-sphere) 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 입자를 포함하고,
    상기 입자는 직경이 2㎚ 내지 40㎚의 것인
    촉매.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 촉매를 이용한 반응의 전환 빈도(TOF: Turnover frequency)가 7,500 h-1 이상인 것을 특징으로 하는
    촉매.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는 암모니아 탈수소화 반응에 사용되는 것인
    촉매.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는 암모니아 합성 반응에 사용되는 것인
    촉매.
  10. 육방정 구조의 단결정성 물질을 포함하는 지지체에 촉매금속 전구체 용액을 함침시키는 단계;
    함침된 결과물을 건조하는 단계; 및
    건조된 결과물을 공기 분위기 또는 진공 분위기에서 열처리하여 상기 지지체 상에 촉매금속이 담지된 촉매를 얻는 단계를 포함하고,
    상기 건조된 결과물을 공기 분위기 또는 진공 분위기 조건에서 열처리하여 상기 촉매금속의 형태 및 크기 중 적어도 어느 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는
    촉매의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단결정성 물질은 육방정 질화붕소(Hexagonal boron nitride, h-BN), 질화붕소 나노튜브(Boron nitride nanotube, BNNTs), 질화붕소 나노리본(Boron nitride nanoribbons, BNNRs) 및 질화붕소 나노시트(Boron nitride nanosheet)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는
    촉매의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 촉매금속은 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는
    촉매의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 촉매금속은 촉매의 전체 중량을 기준으로 0.1중량% 내지 3중량%의 함량으로 담지된 것인
    촉매의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 건조된 결과물을 200℃ 내지 700℃에서 열처리하는 것인
    촉매의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 건조된 결과물을 공기 분위기에서 열처리하여 얻어진 촉매금속은 로드(Rod) 형태의 입자로 형성되고,
    상기 로드 형태의 입자는 길이가 10㎚ 내지 80㎚이고, 애스팩트비(Aspect ratio)가 1.2 내지 20인 것인
    촉매의 제조방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 건조된 결과물을 진공 분위기에서 열처리하여 얻어진 상기 촉매금속은 육각형(Hexagonal), 구형(Sphere), 반구형(Semi-sphere)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 형태의 입자로 형성되고,
    상기 입자는 직경이 2㎚ 내지 40㎚의 것인
    촉매의 제조방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 건조된 결과물을 진공 분위기에서 열처리하여 상기 촉매금속을 에피택셜(Epitaxial) 성장시키는 것을 특징으로 하는
    촉매의 제조방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 촉매를 이용한 반응의 전환 빈도(TOF: Turnover frequency)가 7,500 h-1 이상인 것을 특징으로 하는
    촉매의 제조방법.
KR1020200054538A 2020-05-07 2020-05-07 육방정 구조의 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법 KR102426142B1 (ko)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200054538A KR102426142B1 (ko) 2020-05-07 2020-05-07 육방정 구조의 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법
JP2022547029A JP7427797B2 (ja) 2020-05-07 2021-02-02 六方晶構造の支持体に触媒金属が担持された触媒およびその製造方法
AU2021266536A AU2021266536B2 (en) 2020-05-07 2021-02-02 Catalyst in which catalytic metal is supported on hexagonal support, and preparation method therefor
CN202180011766.8A CN115066295A (zh) 2020-05-07 2021-02-02 在六方晶结构的支撑体上负载有催化剂金属的催化剂及其制造方法
PCT/KR2021/001351 WO2021225254A1 (ko) 2020-05-07 2021-02-02 육방정 구조의 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법
GB2211091.0A GB2607473A (en) 2020-05-07 2021-02-02 Catalyst in which catalytic metal is supported on hexagonal support, and preparation method therefor
NO20220836A NO20220836A1 (en) 2020-05-07 2021-02-02 Catalyst in which catalytic metal is supported on hexagonal support, and preparation method therefor
US17/816,154 US20220362748A1 (en) 2020-05-07 2022-07-29 Catalyst in which catalytic metal is supported on hexagonal support, and preparation method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200054538A KR102426142B1 (ko) 2020-05-07 2020-05-07 육방정 구조의 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210136381A KR20210136381A (ko) 2021-11-17
KR102426142B1 true KR102426142B1 (ko) 2022-07-28

Family

ID=78468210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200054538A KR102426142B1 (ko) 2020-05-07 2020-05-07 육방정 구조의 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20220362748A1 (ko)
JP (1) JP7427797B2 (ko)
KR (1) KR102426142B1 (ko)
CN (1) CN115066295A (ko)
AU (1) AU2021266536B2 (ko)
GB (1) GB2607473A (ko)
NO (1) NO20220836A1 (ko)
WO (1) WO2021225254A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11994061B2 (en) 2021-05-14 2024-05-28 Amogy Inc. Methods for reforming ammonia
US11724245B2 (en) 2021-08-13 2023-08-15 Amogy Inc. Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems
KR20240020274A (ko) 2021-06-11 2024-02-14 아모지 인크. 암모니아의 가공처리를 위한 시스템 및 방법
US11539063B1 (en) 2021-08-17 2022-12-27 Amogy Inc. Systems and methods for processing hydrogen
US11923711B2 (en) 2021-10-14 2024-03-05 Amogy Inc. Power management for hybrid power system
CN114887643B (zh) * 2022-05-13 2023-12-05 佛山仙湖实验室 一种氨热解制氢催化剂及其制备方法
US11834334B1 (en) 2022-10-06 2023-12-05 Amogy Inc. Systems and methods of processing ammonia
US11866328B1 (en) 2022-10-21 2024-01-09 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia
US11795055B1 (en) 2022-10-21 2023-10-24 Amogy Inc. Systems and methods for processing ammonia

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60017055T2 (de) * 1999-10-29 2005-05-25 Haldor Topsoe A/S Verfahren zur Herstellung von Ammoniak
DE60304257T2 (de) 2002-07-11 2006-08-31 Haldor Topsoe A/S Verfahren zur Herstellung von Ammoniak sowie Katalysator hierzu
JP2006314970A (ja) * 2005-05-16 2006-11-24 Tokyo Institute Of Technology 触媒、触媒の製造方法、アンモニアの製造方法、および反応装置
CN103877983A (zh) 2009-03-17 2014-06-25 株式会社日本触媒 制氢催化剂和使用该制氢催化剂的制氢方法
EP2554257A4 (en) 2010-03-31 2014-09-03 Nippon Catalytic Chem Ind CATALYST FOR DECOMPOSING AMMONIA, PROCESS FOR PRODUCTION OF CATALYST, AND PROCESS FOR PRODUCTION OF HYDROGEN USING CATALYST
CN103977828B (zh) 2013-12-10 2016-02-10 中国科学院大连化学物理研究所 用于氨合成及氨分解的催化剂
KR101768078B1 (ko) 2014-09-15 2017-08-14 한국과학기술연구원 란타늄 알루미네이트에 루테늄이 지지된 촉매 및 그 제조 방법
KR101781412B1 (ko) * 2015-06-02 2017-09-25 한국과학기술연구원 암모니아 탈수소용 촉매, 이의 제조 방법 및 이를 이용하여 암모니아로부터 수소를 생산하는 방법
US11819827B2 (en) * 2017-03-17 2023-11-21 Japan Science And Technology Agency Supported metal material, supported metal catalyst, method of producing ammonia, method of producing hydrogen and method of producing cyanamide compound
KR102104237B1 (ko) 2018-01-17 2020-04-24 한국과학기술연구원 제올라이트 기반 암모니아 탈수소용 촉매, 이의 제조 방법 및 이를 이용하여 암모니아로부터 수소를 생산하는 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S.F. Yin 외, Catalysis Today, 93~95, (2004) 27~38 (2004.07.03.)

Also Published As

Publication number Publication date
AU2021266536B2 (en) 2024-05-30
KR20210136381A (ko) 2021-11-17
JP2023513483A (ja) 2023-03-31
AU2021266536A1 (en) 2022-08-25
US20220362748A1 (en) 2022-11-17
WO2021225254A1 (ko) 2021-11-11
CN115066295A (zh) 2022-09-16
GB202211091D0 (en) 2022-09-14
JP7427797B2 (ja) 2024-02-05
GB2607473A (en) 2022-12-07
NO20220836A1 (en) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102426142B1 (ko) 육방정 구조의 지지체에 촉매금속이 담지된 촉매 및 이의 제조방법
Venegoni et al. Parametric study for the growth of carbon nanotubes by catalytic chemical vapor deposition in a fluidized bed reactor
Awadallah et al. Various nickel doping in commercial Ni–Mo/Al2O3 as catalysts for natural gas decomposition to COx-free hydrogen production
EP3053877B1 (en) Method for manufacturing bundle-type carbon nanotubes having a large specific surface area
Ahmed et al. Effect of textural properties of alumina support on the catalytic performance of Ni/Al2O3 catalysts for hydrogen production via methane decomposition
Durano et al. Cobalt oxide synthesized using urea precipitation method as catalyst for the hydrolysis of sodium borohydride
JP2008529957A (ja) 単層壁炭素ナノチューブ触媒
US20180043339A1 (en) Carbon nanotube-coated catalyst particle
Chang et al. Effect of pore confinement of NaNH2 and KNH2 on hydrogen generation from ammonia
CN103407982A (zh) 一种氮掺杂的碳纳米管阵列和石墨烯的杂化物及其制备方法
KR20180041794A (ko) 3차원 기공구조의 메조포러스 실리카 지지체를 포함하는 포름산 탈수소화 촉매 및 이의 제조방법
Li et al. Embedded MoN@ C nanocomposites as an advanced catalyst for ammonia decomposition to COx-free hydrogen
Pudukudy et al. Production of COx free hydrogen and nanocarbon via methane decomposition over unsupported porous nickel and iron catalysts
CN106794991A (zh) 碳纳米管的纯化方法
Allaedini et al. Bulk production of bamboo-shaped multi-walled carbon nanotubes via catalytic decomposition of methane over tri-metallic Ni–Co–Fe catalyst
Ji et al. Morphology dependence of catalytic properties of Ni nanoparticles at the tips of carbon nanofibers for ammonia decomposition to generate hydrogen
Jiang et al. Highly dispersed cobalt nanoparticles onto nitrogen-doped carbon nanosheets for efficient hydrogen generation via catalytic hydrolysis of sodium borohydride
Ipadeola et al. Graphene-based catalysts for carbon monoxide oxidation: Experimental and theoretical insights
Wang et al. Efficient production of hydrogen and multi-walled carbon nanotubes from ethanol over Fe/Al2O3 catalysts
Xue et al. Large-scale synthesis of nitrogen-doped carbon nanotubes by chemical vapor deposition using a co-based catalyst from layered double hydroxides
Awadallah Promoting effect of group VI metals on Ni/MgO for catalytic growth of carbon nanotubes by ethylene chemical vapour deposition
CN104357841A (zh) 一种铁族碳化物纳米晶体-石墨烯纳米带复合材料、制备及其应用
Boahene et al. Syngas conversion to higher alcohols: application of novel K-promoted coRhMo catalysts supported over carbon nanohorns and its by-products
Prabu et al. Highly efficient Ni nanoparticles embedded on MgO and N-doped carbon nanofibers for efficient ammonia decomposition
Ighalo et al. Recent progress in the design of dry reforming catalysts supported on low-dimensional materials

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right