다양한 알루미나 상에 담지된 Ru 촉매의 암모니아 분해 반응

Abstract

본 연구에서는 알루미나 지지체에 담지된 Ru 촉매를 이용하여 암모니아 분해반응에서 알루미나 결정상에 따른 효과에 대하여 연구를 진행하였다. 다양한 알루미나 상(α-Al2O3, κ-Al2O3, θ-Al2O3, δ-Al2O3, η-Al2O3, γ-Al2O3)에 담지된 Ru 촉매는 함침법으로 제조되었다. 제조된 촉매는 유도 결합 플라즈마 발광 분석법 (Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy, ICP-OES), N2 물리흡착법 (N2 physisorption), X-선 회절분석법 (X-ray diffraction, XRD), 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM) 그리고 CO 화학흡착법(CO chemisorption)을 이용하여 특성을 평가하였다. 소성을 하지 않은 Ru/Al2O3 촉매에 대한 Ru 분산도는 다음 순서로 증가하였다. : Ru/α-Al2O3 < Ru/κ-Al2O3 < Ru/θ-Al2O3 < Ru/δ-Al2O3 < Ru/η-Al2O3 Ru/γ-Al2O3. 이 중에서 Ru/α-Al2O3가 수소생성에 대해 가장 높은 촉매 활성을 보였다. 환원 단계 전에 소성온도의 영향 또한 수행되었다. 소성과정을 통해 Ru 입자의 크기와 형태의 변화가 일어나는 것을 확인하였다. 다른 온도에서 소성된 후 350℃에서 환원과정을 거친 Ru/κ-Al2O3 촉매 중에서 Ru 입자 사이즈가 7-8nm 로 형성되었을 때 가장 높은 수소 생성 속도를 보였다. 이는 지지체와 소성 온도에 의해 조절된 Ru의 분산도와 입자형태가 암모니아 분해를 통한 수소 생성에서 중요한 영향을 미친다는 것을 의미한다.