일산화탄소의 선택적 산화반응용 코발트-망간 복합 산화물 촉매의 최적화에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 연료전지에 이용되는 수소 내의 일산화탄소를 선택적인 산화반응으로 제거하는데 적용할 코발트-망간산화물 촉매의 최적화를 수행하였다. 연료전지 내부의 백금 촉매는 일산화탄소에 의하여 강하게 피독되기 때문에 공급되는 수소 속 일산화탄소의 농도를 10pp m아래로 낮춰 주어야 한다. 일산화탄소를 제거하는 촉매로 기존에는 귀금속촉매가 주로 연구 되었지만, 최근에는 비싼 귀금속을 대체할 수 있는 전이금속 촉매가 활발히 연구되고 있다. 코발트-망간산화물 촉매는 기존 귀금속 촉매에 견줄만한 반응성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 코발트-망간산화물 촉매의 저온 반응성을 개선하기 위하여 소량의 귀금속 (Pt, Pd, Ru, Rh)을 첨가한 코발트-망간 산화물 촉매를 제조하여 반응성을 비교하였는데 백금이 가장 바람직한 것으로 확인되었다. 코발트-망간 산화물을 공침법으로 제조할 때 침전제로 암모니아수보다는 탄산나트륨을 사용하는 것이 더 바람직한 것을 확인하였으며 건조방법에 있어서도 대류건조보다는 진공건조가 더 바람직한 것을 확인하였다. 제조된 촉매들은 질소물리흡착실험을 통하여 비표면적을 측정하였으며 X-선 회절분석법을 통하여 결정상과 결정크기를 측정하였는데 표면적인 넓고 결정크기가 작은 촉매일 경우 저온 반응성이 개선되며 수소승온환원실험을 통하여 측정되는 저온 환원량이 증가함을 확인하였다.