KR20200081851A - 환원 타입의 팔라듐/탄소 촉매 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환원 타입의 팔라듐/탄소 촉매 제조방법과 관련된다. 본 발명은 실시예로 팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조하는 제1단계, 상기 팔라듐 전구체 용액에 약 알칼리 물질을 투입하여 팔라듐 이온을 팔라듐 입자로 전환하는 제2단계, 약 알칼리 물질이 투입된 상기 팔라듐 전구체 용액에 탄소 담체를 투입하는 제3단계, 상기 탄소 담체에 팔라듐을 담지하는 제4단계, 팔라듐이 담지된 상기 탄소 담체에 강 알칼리 물질을 투입하여 담지된 팔라듐 중 팔라듐 입자로 전환되지 않은 팔라듐을 팔라듐 입자로 전환하는 제5단계 및 상기 제5단계에서 얻어진 팔라듐 입자가 담지된 탄소 담체를 여과 및 세척하는 제6단계를 포함하는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법을 제시한다.
Description
본 발명은 팔라듐/탄소 촉매를 제조하는 방법으로서, 상세하게는 환원 공정을 사용하지 않고 환원 타입의 팔라듐/탄소 촉매를 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매에 관한 것이다.
팔라듐/탄소 불균일 촉매는 불포화 탄화수소의 감소, 니트로기 수소화, 벤질 수소화, 탄소-탄소 결합 및 가교 결합의 탈 보호 등 다양한 형태의 반응에 사용이 가능하다. 더욱이 팔라듐/탄소 촉매는 단순한 생산 공정, 높은 전환율, 높은 수율과 선택성, 반응 종료 후 촉매의 선택적 제거가 가능하다는 이점이 있다. 이에 따라, 많은 기업들이 선호를 하고 있으며, 석유화학, 정밀화학, 의약품 원료 생산 공정 등에서 다양하게 활용되고 있다.
이러한 팔라듐/탄소 촉매는 크게 환원 타입과 비환원 타입이 있다. 환원 타입의 경우 팔라듐 입자가 탄소 담체에 담지된 형태로서 일반적으로 환원제를 이용하여 팔라듐을 입자로 환원하는 공정이 포함된다.
일례로, 대한민국 등록특허 제10-0574030호에는 환원 공정을 포함하는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법이 제시되어 있다. 환원 타입의 팔라듐/탄소 촉매는 다중 결합을 가지고 있는 화합물의 반응에 반응성이 뛰어나다는 장점이 있지만 환원 공정이 수행되어야 하므로 제조에 시간이 많이 들고 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 환원 공정을 포함하지 않고도 환원 타입과 동등한 물성을 가짐과 동시에 결정립이 미세하며 활성이 우수한 팔라듐/탄소 촉매 제조방법을 제시한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
위 과제를 해결하기 위해 본 발명은 실시예로, 팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조하는 제1단계, 상기 팔라듐 전구체 용액에 약 알칼리 물질을 투입하여 팔라듐 이온을 팔라듐 입자로 전환하는 제2단계, 약 알칼리 물질이 투입된 상기 팔라듐 전구체 용액에 탄소 담체를 투입하는 제3단계, 상기 탄소 담체에 팔라듐을 담지하는 제4단계, 팔라듐이 담지된 상기 탄소 담체에 강 알칼리 물질을 투입하여 담지된 팔라듐 중 팔라듐 입자로 전환되지 않은 팔라듐을 팔라듐 입자로 전환하는 제5단계 및 상기 제5단계에서 얻어진 팔라듐 입자가 담지된 탄소 담체를 여과 및 세척하는 제6단계를 포함하는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법을 제시한다.
한편 상기 제3단계에서 상기 약 알칼리 물질은 탄산나트륨 수용액일 수 있다. 또한 상기 제5단계에서 상기 강 알칼리 물질은 수산화나트륨 수용액일 수 있다.
또한 위의 방법으로 제조되고, 담지된 팔라듐 입자의 입경이 1.5 내지 2.5nm이고, 담지된 팔라듐 중 팔라듐 입자의 비율이 99% 이상인 팔라듐/탄소 촉매를 제시한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공정상에서 약염기 물질과 강염기 물질을 적절한 단계에 투입하고, 특히 팔라듐 전구체 용액에 약염기 물질을 투입하여 급격한 pH 변화가 없는 상태에서 이온화 경향이 상대적으로 낮은 팔라듐이 입자로 전환된 후 탄소 담체에 담지되게 한다. 따라서 환원 공정을 포함한 것과 동등한 물성을 가지는 동시에 팔라듐 입자의 결정립이 미세한 팔라듐/탄소 촉매를 제조할 수 있고 생성된 팔라듐/탄소 촉매의 활성 역시 우수하다는 효과가 있다.
이에 따라 신속하게 환원 타입의 팔라듐/탄소 촉매를 제조할 수 있고, 단일 결합뿐만 아니라 다양한 형태의 다중결합을 가진 화합물이 존재하는 정밀 화학 분야에 적합하게 사용될 수 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 제조공정을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 XRD 측정값을 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 활성 평가를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 XRD 측정값을 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 활성 평가를 나타내는 그래프.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함 한다. 본 출원에서의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 수소화 반응용 팔라듐/탄소(Pd/C) 촉매의 제조방법에 대해 설명한다. 그러나 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되어 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 제조공정을 나타내는 순서도이다.
도면을 참조하면 먼저 팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조하고(S101), 이렇게 제조된 팔라듐 전구체 용액에 약 알칼리 물질을 투입한다(S102). 이 과정에 의해 팔라듐 이온이 팔라듐 입자로 전환된다.
다음으로 약 알칼리 물질이 투입된 팔라듐 전구체 용액에 탄소 담체를 투입하고(S103), 탄소 담체가 투입된 팔라듐 전구체 용액을 교반하여 탄소 담체에 팔라듐을 담지시킨다(S104).
다음으로 팔라듐이 담지된 탄소 담체에 강 알칼리 물질을 투입하여 담지된 팔라듐 중 팔라듐 이온을 팔라듐 입자로 전환하고(S105), 여과 및 세척을 통해 팔라듐/탄소 촉매를 완성한다(S106).
여기에서 팔라듐 이온이라고 함은 Pd2 +(PdO) 상태의 팔라듐을 말하고 팔라듐 입자로 전환되지 않은 상태의 팔라듐을 모두 포함하는 용어로 사용된다. 팔라듐 입자라고 함은 Pd0(Pd(0)) 상태의 말한다. 팔라듐 이온이나 팔라듐 입자가 아니라 팔라듐으로 기재한 것은 Pd2 + 상태의 팔라듐과 Pd0 상태의 팔라듐을 총칭하는 것을 의미한다. 한편 교반기는 특별한 설명이 없는 한 통상적인 임펠러 교반기를 말한다.
이와 같은 공정을 가지고 팔라듐이 이온화 경향이 낮은 성질을 이용하여 환원 공정을 수행하지 않고도 환원 타입의 팔라듐/탄소 촉매를 제조하는 것이 가능하다. 또한 팔라듐 입자의 결정립이 미세하고 제조된 팔라듐/탄소 촉매의 활성도 뛰어나다.
이하, 도 1의 실시예를 참조하여 각 공정을 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.
(1) 팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조한다(이하 제1단계라고 함).
제1단계의 바람직한 일례를 들면, (1-1) 산 수용액을 제조하고, (1-2) 산 수용액에 팔라듐 전구체를 정해진 당량 만큼 투입한 후 완전 용해시킨다.
본 발명에서, 산 용액은 당 분야에 알려진 통상적인 산(acid) 성분을 제한 없이 사용할 수 있다. 산 성분의 일례로는 염산, 황산, 질산, 아세트산 또는 이들의 1종 이상의 혼합물 등이 있다. 바람직하게는 산 용액으로 염산 수용액을 사용할 수 있다.
이때 염산 수용액의 농도는 일반적인 경우에는 공정에 큰 영향을 주지 않으나, 염산 수용액 농도에 따라 팔라듐 전구체의 용해 시간, 온도가 변화하게 된다.
팔라듐 전구체의 용해 시간, 온도를 고려했을 때 염산 수용액은 5 내지 35 중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 염산 수용액이 5 중량% 미만인 경우에는 팔라듐 전구체의 용해가 너무 느리게 되고 35 중량%를 초과하는 경우에는 후공정에서 알칼리 물질의 투입량이 많아져 공정 시간이 증가될 수 있다.
상술한 팔라듐 전구체는, 팔라듐(Pd)을 포함하고 산 용액 내에서 해리가 가능한 화합물로서, 당 분야에 알려진 통상적인 팔라듐 전구체를 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로 염화팔라듐(PdCl2) 등을 사용할 수 있다.
본 실시예에서, 팔라듐 전구체는 정해진 당량 만큼 사용하면 되고 사용량은 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 추후 투입되는 탄소 담체의 전체 중량대비 5 내지 50 중량% 범위인 것이 바람직하다. 팔라듐 전구체가 탄소 담체의 전체 중량 대비 5 중량% 미만인 경우에는 팔라듐의 양이 너무 적어 촉매의 활성이 떨어지고 50 중량%를 초과하는 경우에는 팔라듐의 분산도가 낮아져 이 또한 촉매의 활성이 떨어지는 원인이 된다.
(2) 팔라듐 전구체 용액에 약 알칼리 물질을 투입하여 팔라듐 이온을 팔라듐 입자로 전환한다(이하 제2단계라고 함).
제2단계의 바람직한 일례를 들면, 약 알칼리 물질을 정량 펌프를 이용하여 일정 속도로 주입한다. 이와 같은 방법에 의하면 약 알칼리 물질의 주입량 및 시간을 조절하는 것이 용이하다.
약 알칼리 물질의 예로서 암모니아수(NH4OH), 수산화마그네슘(MgOH2) 수용액, 탄산나트륨(Na2CO3) 수용액 중의 하나 이상의 물질 등을 사용할 수 있다. 후술하는 실시예에서 약 알칼리 물질은 탄산나트륨(Na2CO3) 수용액을 사용하였다.
이때 약 알칼리 물질의 수용액의 농도는 본 발명의 공정에 큰 영향을 주지 않으나, 약 알칼리 물질의 수용액의 농도에 따라 주입량 및 시간을 적절히 변화시켜 주어야 한다. 또한 혼합 화합물에 이온화경향이 높은 물질들이 존재할 수 있도록 적당한 농도의 약 알칼리 물질을 투입할 수 있다.
이와 같이 약 알칼리 물질의 투입으로 인해 생성되는 혼합 화합물에는 팔라듐보다 이온화경향이 높은 물질들이 다량 존재하게 되고 상대적으로 이온화경향이 낮은 팔라듐은 팔라듐 입자로 전환되게 된다. 한편 약 알칼리 물질은 pH의 급격한 변화가 없도록 함으로써 팔라듐 입자들이 커지는 것을 방지하고 미세한 팔라듐 입자가 생성되도록 한다.
(3) 약 알칼리 물질이 투입된 팔라듐 전구체 용액에 탄소 담체를 투입한다(이하 제3단계라고 함)
본 실시예에서, 탄소 담체는 당 분야에 알려진 통상적인 탄소 담체를 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 활성탄일 수 있다. 활성탄에서 탄소의 기원은 제한없이 사용할 수 있으나 본 실험에서는 우드(wood) 계열의 활성탄을 채택하였다.
또한 탄소 담체의 평균 입경, 비표면적 및 형태 역시 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 알려진 통상적인 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 탄소 담체는 산 또는 알칼리 등으로 전처리된 것이어도 무방하다.
이때 상기 탄소 담체는 팔라듐 전구체 용액 내에 단독 투입하거나 또는 탄소담체와 물을 혼합하여 투입할 수 있다. 탄소 담체 자체의 수분 함량이 많은 경우에는 물을 혼합하지 않고 투입할 수도 있고 탄소 담체 자체의 수분 함량이 많은 경우에는 물을 혼합하여 투입할 수 있다. 바람직하게는 탄소 담체와 물을 1:1~10 중량비로 혼합하여 투입할 수 있다.
(4) 탄소 담체에 팔라듐을 담지한다(이하 제4단계라고 함).
제4단계의 바람직한 일례를 들면, 위 팔라듐 전구체 용액을 통상의 임펠러 교반기(반응기)에 넣고 일정 온도 범위에서 교반하여 탄소 담체에 팔라듐을 담지한다.
팔라듐 금속입자의 담지량은 특별히 제한되지 않으나 일례로 1 내지 50 중량% 범위일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 20 중량% 범위일 수 있다. 팔라듐 금속의 분산도는 5 내지 35% 범위일 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 30%일 수 있다.
이때 온도는 팔라듐이 탄소 담체에 담지될 수 있는 온도라면 특별히 제한되지 않지만, 25 내지 90℃로 유지하며 교반하는 것이 바람직하다. 25℃ 미만인 경우에는 팔라듐이 탄소 담체에 담지되는 시간이 늦어지거나 담지가 잘 되지 않고, 90℃를 초과하는 경우 팔라듐의 분산도가 떨어지게 된다.
(5) 팔라듐이 담지된 탄소 담체에 강 알칼리 물질을 투입하여 담지된 팔라듐 중 팔라듐 이온을 팔라듐 입자로 전환시킨다(이하 제5단계라고 함).
제5단계의 바람직한 일례를 들면, (5-1) 팔라듐이 담지된 탄소 담체가 포함되어 있는 상태인 제4단계에서 제조된 용액에 강 알칼리 물질을 투입하고, (5-2) 강 알칼리 물질이 투입된 위 용액을 일정 온도 범위에서 일정 시간 교반시키며 유지하여 팔라듐을 환원 타입으로 전환시킨다.
본 실시예에서, 강 알칼리 물질은 당 분야에 알려진 통상적인 성분을 사용할 수 있으며, 수산화 나트륨(NaOH), 수산화 칼륨(KOH), 수산화 칼슘(Ca(OH)2), 수산화 바륨(Ba(OH)2) 수용액 중의 하나 이상의 물질 등을 사용할 수 있다.
일례로 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 수산화나트륨 수용액의 농도는 본 발명의 공정에 큰 영향을 주지 않으나, 수산화나트륨 수용액의 농도에 따라 주입량 및 시간을 적절히 변화시켜 주어야 한다.
구체적으로는 10~40 중량% 수산화나트륨 수용액을 정량 펌프를 이용하여 일정 속도로 주입한다. 이와 같은 방법에 의하면 수산화나트륨 수용액의 주입량 및 시간을 조절하는 것이 용이하다.
제2단계에서 약 알칼리 물질의 작용에 의해 팔라듐 입자는 대부분 Pd0(Pd(0)) 화합물 상태로 탄소에 담지되어 있다. 하지만 일부 Pd2 +(PdO) 화합물 상태의 팔라듐 입자가 존재한다. 강 알칼리 물질을 투입하면 일부 남아있는 Pd2 +(PdO) 화합물 타입의 팔라듐 입자가 Pd0(Pd(0)) 화합물의 타입으로 변화된다. Pd0(Pd(0)) 화합물이 형성되는 것은 환원 공정을 수행하는 것과 동등한 결과이다.
이와 같이 제2단계에서 팔라듐 입자로 전환되지 않은 미반응 물질을 강 알칼리 물질을 투입함으로써 팔라듐 입자로 모두 전환하는데 효과적이다. 이에 따라 환원제를 투입하지 않고도 환원 타입의 팔라듐/탄소 촉매을 얻을 수 있고, 환원 타입의 팔라듐/촉매의 특징인 특정 반응에 있어서 높은 활성을 가질 뿐 아니라 부반응물의 생성을 억제하는 장점을 가진다.
(6) 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 여과 및 세척한다(이하 제6단계라고 함).
필요에 따라 환원 공정을 마치고 팔라듐이 담지된 탄소 담체가 포함되어 있는 상태인 제5단계에서 제조된 용액을 여과 및 세척하는 공정을 더 포함할 수 있다.
제6단계에서, 팔라듐/탄소 촉매를 여과 및 세척하는 방법은 당 업계에 공지된 통상적인 방법을 제한 없이 사용할 수 있다. 다만 사용되는 카본 담체의 입도와 크기가 고려되어야 한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 미세한 팔라듐 입자와 높은 분산도를 가진 환원 타입의 팔라듐/탄소 수소화 촉매를 제조할 수 있다. 또한 환원제를 투입하는 공정이 불필요하므로 이러한 환원 타입의 팔라듐/탄소 촉매를 신속하게 제조하는 것이 가능하다.
본 발명에서 제조된 팔라듐/탄소 촉매는 당 분야에 알려진 수소화반응의 촉매로 유용하게 사용될 수 있으며, 그 외 팔라듐 촉매가 요구되는 다양한 분야에 유용하게 적용될 수 있다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 하기 실시예 및 비교예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[
실시예
]
1) 35 중량% 염산 수용액을 제조하였다.
2) 상기 1번 용액에 팔라듐 전구체(PdCl2) 10 중량%(탄소 담체 대비)를 투입한 후 50℃로 가열하여 완전용해시켰다. 용해가 완료되면 용액의 온도를 상온으로 낮추었다.
3) 상기 2번 용액에 10 중량% 약 알칼리 물질(Na2CO3 수용액)을 투입하여 혼합용액을 제조하였다.
4) 상기 3번 용액에 탄소 담체와 물을 1:10 중량비로 혼합하여 투입하였다(담체투입).
5) 상기 4번 용액을 80℃로 승온하여 30분간 교반하였다.
6) 상기 5번 용액이 10 중량% 강 알칼리 물질(NaOH 수용액)을 투입하여 80℃에서 30분간 교반하였다.
7) 상기 8번 용액을 여과/세척하여 팔라듐/탄소 촉매를 얻었다.
[
비교예
1]
환원 타입의 상용 촉매(Evonik사 Novelist)를 비교예로서 준비하였다.
[
비교예
2]
1) 35 중량% 염산 수용액을 제조하였다.
2) 상기 1번 용액에 팔라듐 전구체(PdCl2) 10 중량%(탄소 담체 대비)를 투입한 후 50℃로 가열하여 완전용해시켰다. 용해가 완료되면 용액의 온도를 상온으로 낮추었다.
3) 상기 2번 용액에 10 중량% 수산화 나트륨(NaOH) 수용액을 투입하여 혼합용액을 제조하였다.
4) 상기 3번 용액을 15분간 교반하였다.
5) 상기 4번 팔라듐 전구체 용액에 탄소 담체와 물을 1:10 중량비로 혼합하여 주입하였다.
6) 상기 5번 용액을 80℃까지 승온하여 30분간 교반하였다.
7) 상기 6번 용액에 환원제(HCOH)를 투입하여 80℃에서 30분간 교반하였다.
8) 상기 7번 용액을 여과/세척하여 팔라듐/탄소 촉매를 얻었다.
본 비교예는 일반적인 환원 공정을 통해 팔라듐/탄소 촉매를 제조하는 방법을 나타낸 것으로서, 팔라듐 입자의 담지 전에 산화제인 수산화 나트륨 수용액을 투입하고 팔라듐 입자의 담지 후에 환원제를 투입하여 환원 반응을 수행하는 경우의 예이다. 환원 공정이 추가됨에 따라 시간이 많이 소요됨을 확인하였다. 또한 제조된 팔라듐/탄소 촉매의 팔라듐 입자 크기도 커졌다.
위와 같이 제조된 본 발명의 실시예에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매와 비교예 1과 비교예 2에 따른 팔라듐/탄소 촉매에 대하여 아래와 같이 비교실험을 수행하였다.
[
실험예
1] 팔라듐/탄소 촉매의 팔라듐 입자 크기
실시예와 비교예 1~3의 3개 촉매에 대해서, 생산되는 팔라듐/탄소 촉매의 팔라듐 입자 크기를 측정하였다. 이에 대한 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 크기(nm) | 1.9 | 2.8 | 6.5 |
실험 결과, 실시예에서 팔라듐 입자의 평균입경은 1.9nm로서 비교예 1이나 비교예 2에 비하여 미세함을 확인하였다. 이는 본 실시예에 따라 합성된 팔라듐/탄소 촉매에서 팔라듐이 보다 더 많이 탄소 담체에 담지될 수 있음을 의미한다.
또한 실시예에서 담지된 팔라듐 입자의 입경은 1.5 내지 2.5nm이고, 담지된 팔라듐 중 팔라듐 입자의 비율이 99% 이상이었다.
[
실험예
2] 팔라듐/탄소 촉매의 팔라듐 입자의 특성
도 2에 도시된 바와 같이 XRD 분석을 통해 실시예와 비교예의 팔라듐 입자의 특성을 비교하였다. 비교예 1은 환원 타입의 촉매로 시판된 것이고 비교예 2는 환원 공정을 이용하여 촉매를 합성한 것이다. 실시예 역시 다른 비교예들과 마찬가지로 팔라듐 입자가 Pd(0)의 형태로 담지되어 있어 환원 타입의 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
참고로 40도 부근의 피크를 나타내는 것이 팔라듐 입자가 Pd(0)의 형태로 담지되어 있는 것을 나타내는 것이며 이 지점의 피크의 폭이 넓은 것은 팔라듐 입자의 크기가 미세함을 나타낸다.
이에 따라 실시예의 촉매는 Pd(0) 형태가 활성점으로 작용하는 Dibenzylether(O-debenzylation의 모델 반응), Cinnamic Acid(CC 이중결합 수소화의 모델 반응), Benzonitril(CN 삼중결합 수소화의 모델 반응) 수소화 반응에 유효하게 작용할 수 있을 것으로 예측된다.
[
실험예
3] 팔라듐/탄소 촉매의 활성
상기 3개의 촉매에 대한 활성 평가를 진행하였다. 활성 평가는 CN삼중결합 수소화 반응을 대상으로 하였다. 이에 대한 결과를 도 3에 나타내었다.
실험 결과, 실시예의 촉매가 비교예 1과 비교예 2의 촉매에 비해 우수한 활성을 가짐을 확인하였다. 구체적으로 높은 전환율을 보였으며 수소화 반응의 진행도 빠르게 나타났다.
상술한 본 발명의 특정한 설명은 당업자에 의하여 다양하게 실시될 가능성이 있는 것이 자명한 일이다.
이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위 내에 속한다고 할 것이다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (4)
- 팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조하는 제1단계,
상기 팔라듐 전구체 용액에 약 알칼리 물질을 투입하여 팔라듐 이온을 팔라듐 입자로 전환하는 제2단계,
약 알칼리 물질이 투입된 상기 팔라듐 전구체 용액에 탄소 담체를 투입하는 제3단계,
상기 탄소 담체에 팔라듐을 담지하는 제4단계,
팔라듐이 담지된 상기 탄소 담체에 강 알칼리 물질을 투입하여 담지된 팔라듐 중 팔라듐 입자로 전환되지 않은 팔라듐을 팔라듐 입자로 전환하는 제5단계 및
상기 제5단계에서 얻어진 팔라듐 입자가 담지된 탄소 담체를 여과 및 세척하는 제6단계
를 포함하는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제3단계에서 상기 약 알칼리 물질은 암모니아수(NH4OH), 수산화마그네슘(MgOH2) 수용액, 탄산나트륨(Na2CO3) 수용액의 군에서 선택되는 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 제5단계에서 상기 강 알칼리 물질은 수산화 나트륨(NaOH), 수산화 칼륨(KOH), 수산화 칼슘(Ca(OH)2), 수산화 바륨(Ba(OH)2) 수용액의 군에서 선택되는 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되고,
담지된 팔라듐 입자의 입경이 1.5 내지 2.5nm이고, 담지된 팔라듐 중 팔라듐 입자의 비율이 99% 이상인
팔라듐/탄소 촉매.
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