HWAHAK KONGHAK, Vol.27, No.4, 430-437, August, 1989
환원된 Ni/Y-Zeolite 촉매에서 니켈 금 속의 분포가 일산화탄소 수소화 반응에 미치는 영향
Metal Distribution Effects on CO Hydrogenation of Reduced Ni/Y- Zeolite Catalysts
초록
Ni/Y-Zelite촉매를 수소분위기하에서 여러 조건에서 환원시켜 니켈 금속 입자의 분포를 조절하고, 이에 따른 일산화탄소 수소화 반응의 활성 및 선택성 변화를 관찰하였다. TPR/TPO, TEM, XRD 및 FMR 관찰에 의하면 환원된 Ni/Y-Zeolite 촉매에서 니켈 금속은 이중 분산 분포를 나타내었다. 즉, Zeolite의 세공 내에는 고도로 분산된 니켈 cluster가 존재하였고, 반면에 Zeolite의 외부표면에는 주로 큰 니켈 입자가 존재하였다. 일산화탄소 수소화 반응은 1기압, 270℃ H2/CO의 비가 3인 상태에서 작동하는 미분형 반응기에서 수행되어 졌다. 니켈 금속 입자의 분포는 반응활성 및 탄화수소 생성물의 분포에 크게 영향을 주었다. 고도로 분산된 니켈 cluster의 분율이 증가할수록 반으활성은 감소하였으나, 분자량이 큰 불포화 탄화수소의 생성이 두드러지게 증가하였다. 특히 모든 니켈 금속이 고도로 분산된 상태로 Zeolite 세공 내에 존재하게 될 때, C1과 C4 탄화수소가 주로 생성되는 현상이 관찰되었고, 이는 촉매 내에 존재할 것으로 예상되는 Ni+이온에서 1차로 생성된 에틸렌이 중합반응에 의해 부텐으로 전환되기 때문인 것으로 생각된다.
The influence of nickel metal distribution on the properties of Ni/Y-zeolite catalysts for CO hydrogena-tion was investigated. The studies using TPR/TPO, TEM, X-ray line broadening and FMR have shown the existence of a bidispersion of nickel metal particles; i.e., small particles were restricted inside the zeolite pores, and large particles were formed outside the zeolite crystal. CO hydrogentation reaction was performed in a differential reactor operating at atmospheric pressure, 270℃ and H2/CO ratio of 3. Nickel metal distribution affected the activity and hydrocarbon prod-uct distribution significantly. With increasing fraction of nickel metal inside the zeolite pores the activity continued to decrease, while the production of the long chain and olefinic hydrocarbons was enhanced significantly. Especially when all the nickel metals were restricted within the pores of zeolite, a bimodal hydrocarbon product distributions for C1 and C4 were observed. This was ascribed to the dimerization of the primarily formed ethene to butene on the active species of Ni+ cations.