나노구조 알루미나의 촉매 화학반응을 통한 디메틸에테르 합성

Abstract

디메틸에테르(Dimethyl ether)는 청정 대체에너지원으로써 다양한 장점을 가지고 있는 에너지자원으로써 관심이 높아지고 있다. DME는 LPG와 매우 유사한 성질을 특징으로 가지고 있어 LPG, 연료전지, 발전연료 그리고 디젤의 대체연료로 고려되고 있으며 좋은 대체에너지로 기대된다. 생산 공정은 합성가스에서 생산하는 1단계 공정과 메탄올을 통하여 생산하는 2단계공정이 있으며 본 연구에서는 메탄올 탈수화 반응을 통한 DME합성을 연구하였으며 높은 활성 및 선택도를 가지는 촉매를 제조하여 반응 메커니즘을 분석하고자 하였다. 일반적으로 메탄올 탈수화 반응을 일으키는 고체산 촉매를 사용하였으며 그 종류로 결정상이 다른 알루미늄 옥사이드 촉매와 나노 구조의 알루미늄 옥사이드 촉매를 사용하였다. 또한 이의 촉매의 산점과 양 표면의 친수성을 알기 위해서 암모니아와 물을 이용한 승온 탈착실험과 피리딘 흡착에 의한 적외선 분광실험을 수행하였다. 결정상이 다른 알루미늄 옥사이드는 반응활성에 차이가 나타났으며 나노 구조알루미늄 옥사이드 경우엔 음이온성 계면활성제인 CH3(CH2)14COOH, CH3(CH2)10COOH를 사용하였을 때 좋은 활성을 보였다. 촉매의 반응활성과 촉매 표면의 성질에 따라 연관관계를 나타내었다. 결정상이 다른 알루미늄 옥사이드 촉매의 경우엔 루이스 산점의 양에 따라 연관관계가 나타났으며 나노구조의 알루미늄 옥사이드 촉매의 경우엔 표면의 친수성 정도가 반응활성에 영향을 미치는 인자란 것을 확인할 수 있었다.