Ni/Al2O3촉매를 사용한 에틸렌글리콜의 수증기 개질 반응

Abstract

초록 본 연구에서는 Ni/Al2O3 촉매를 사용한 에틸렌글리콜 수증기 개질 반응에서 촉매의 제조 방법과 첨가제로서의 K의 영향에 대하여 알아보았다. 촉매들은 건식 함침법, 습식 함침법 그리고 공침법을 사용하여 제조하였다. 공침법을 사용하여 촉매를 제조할 경우 침전제로KOH, K2CO3, NH4OH 를 사용하여 침전제의 영향또한 알아보았다. 제조된 촉매들은 질소 물리흡착(BET), 수소 승온 환원법(TPR), X선 회절법(XRD), 수소 화학흡착, 주사 전자현미경(SEM), 열 분석법(TGA)을통하여 촉매의 물리화학적인 특성을 분석하였다. 또한 Ni 계 촉매의 수증기 개질반응에서의 문제점인 탄소침적에 대한 저항력을 높이기 위하여 K을 첨가하였다. 첨가제로서의 K 함량의 영향을 알아보기 위하여 0-10wt.%로 함량을 조절하였다. 또한 K을 첨가한 K/Ni/Al2O3 촉매 제조 시 건식 함침법과 공침법을 사용하여 제조 방법의 영향도 알아보았다. 773 K 에서 환원한Ni/Al2O3 촉매의 반응 실험 결과 침전제를KOH와 K2CO3로 사용하여 공침법으로 제조한 촉매가 가장 높은 활성을 보였다. 촉매 제조 방법은Ni의 입자크기와 그에 따른 분산도, Ni산화물의 환원도, 반응에서의 활성과반응 중의 안정성, 반응중 침적되는 탄소의 형태 등에 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었다. 공침법으로 제조한 촉매 중 KOH를 침전제로 사용한 촉매의 경우환원 온도를 773-1173 K까지 증가시켰을 경우, Ni 산화물의 환원도가 증가하여Ni 입자크기의 증가에도 불구하고 반응 활성이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. K을 첨가한 촉매들은 먼저 건식 함침법, 공침법을 사용하여Ni/Al2O3를 제조하였다. 제조된 Ni/Al2O3 촉매에 0-10wt.%의 K을 건식함침법을 사용하여 담지하였다. 공침법을 사용하여 촉매 제조시 침전제로 앞선 실험에서 가장 좋은 활성과 안정성을 보인 KOH를 사용하였다. 773 K에서 환원 처리된 K/Ni/Al2O3 촉매의 경우 제조 방법과는 무관하게K의 함량이 5wt.%인 촉매가 가장 좋은 활성을 보였다. 또한 공침법을 이용하여 제조한 촉매가 건식함침법을 이용하여 제조한 촉매보다 더 좋은 활성과 안전성을보이는 것을 확인할 수 있었다.