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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.13, No.3, 241-246, May, 2002
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Ce1-xZrxO2 촉매에 의한 디메틸카보네이트의 직접합성
Direct Synthesis of Dimethyl Carbonate by Ce1-xZrxO2 Catalysts
서은실, 박노국, 장원철, 이태진†, 이병권1
  • 영남대학교 응용화학공학부, 경산 712-749
  • 1한국과학기술연구원 환경/공정연구부, 서울 136-791
Eun Sil Seo, No Kuk Park, Won Chul Chang, Tae Jin Lee†, and Byung Gwon Lee1
  • School of Chemical Engineering & Technology, Yeungnam University, Kyungsan 712-749, Korea
  • 1Environmental & Process Technology Division, KIST, Seoul 136-791, Korea
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초록
메탄올과 CO2로부터 디메틸카보네이트(DMC)의 직접합성은 간단한 공정이고, 독성이 적고 가격이 싼 CO2를 활용하기 때문에 가장 매력적인 대체공정으로 주목을 받고 있다. 메탄올과 CO2로부터 DMC의 선택적 합성이 citric complexation technique에 의해 제조된 Ce1-xZrxO2 촉매들에서 효과적으로 수행되었다. 다양한 조성을 갖는 Ce-Zr 복합산화물로부터 Ce1-xZrxO2의 고용체가 적절하게 형성되었음을 XRD로 확인하였다. DMC 생성속도는 Ce1-xZrxO2에서 Zr 함량에 크게 의존하였고 Ce0.8Zr0.2O2 촉매가 가장 높은 활성을 나타내었다. TEA와 CO2의 TPD 결과로부터 Ce1-xZrxO2 표면에 이웃한 산-염기점들이 반응성과 관련지을 수 있음을 알 수 있었다. 다양한 실험결과로부터 DMC 형성에 대한 반응기구를 제안하였다.
The direct synthesis of dimethyl carbonate (DMC) from methanol and CO2 is considered to be the most attractive among many alternative routes because it is simple, less toxic and low-cost of CO2. The selective synthesis of DMC from methanol and CO2 proceeded effectively via Ce1-xZrxO2 catalysts that were prepared by the citric acid complexation technique. XRD analysis indicated that the solid-solutions of Ce1-xZrxO2 were formed from Ce-Zr mixed oxides of various compositions. The DMC formation rate was strongly dependent on the Zr content of Ce1-xZrxO2. Ce0.8Zr0.2O2 catalyst exhibited the best reaction activity. The catalytic activity seemed to be related to neighboring acid-base sites on the Ce1-xZrO2 surface as shown by the results of TPD of TEA and CO2. The formation mechanism of DMC was proposed by using the experimental results.
Keywords:dimethyl carbonate;methanol;carbon dioxide;Ce1-xZrxO2;TPD
  1. Pacheco MA, Marshall CL, Energy Fuels, 11(1), 2 (1997) 
  2. Qi J, Qihe L, Zhongtao H, Chin. J. Catal., 17(2), 91 (1996)
  3. 고재천, 김범식, "메틸알콜과 탄산가스 및 산화세리움(IV) 축매를 이용한 디메틸카보네이트(DMC)의 직접합성," 화학공학의 이론과 응용, 6(2), 2617 (2000)
  4. 김재덕, 이경환, 임종성, 이윤우, 최창억, "초임계 이산화탄소에 의한 dimethyl carbonate의 합성," 화학공학의 이론과 응용, 6(2), 2357 (2000)
  5. Fang SN, Fujimoto K, Appl. Catal. A: Gen., 142(1), L1 (1996) 
  6. Tomishige K, Sakaihori T, Ikeda Y, Fujimoto K, Catal. Lett., 58(4), 225 (1999) 
  7. 서은실, 박노국, 장원철, 이태진, 이병권, "메탄올의 carboxylation에 의한 dimethyl carbonate의 직접합성," 화학공학의 이론과 응용, 7(1), 421 (2001)
  8. 서은실, 박노국, 장원철, 이태진, 이병권, "Ce-Zr 복합산화물 촉매에 의한 dimethyl carbonate의 직접합성," 화학공학의 이론과 응용, 7(2), 2809 (2001)
  9. Anderson JR, Boudart M, Catal. Sci. Technol., 4, 176 (1983)
  10. Fornasiero P, Dimonte R, Rao GR, Kaspar J, Meriani S, Trovarelli A, Graziani M, J. Catal., 151(1), 168 (1995) 
  11. Trovarelli A, Zamar F, Llorca J, Deleitenburg C, Dolcetti G, Kiss JT, J. Catal., 169(2), 490 (1997) 
  12. Fornasiero P, Kaspar J, Graziani M, Appl. Catal. B: Environ., 22(1), 11 (1999) 
  13. Luo MF, Zheng XM, Appl. Catal. A: Gen., 189(1), 15 (1999) 
  14. Fornasiero P, Kaspar J, Graziani M, J. Catal., 167(2), 576 (1997) 
  15. Fornasiero P, Balducci G, Dimonte R, Kaspar J, Sergo V, Gubitosa G, Ferrero A, Graziani M, J. Catal., 164(1), 173 (1996) 
  16. Masui T, Ozaki T, Machida K, Adachi G, J. Alloy. Compd., 292, L8 (1999) 
  17. Pound BG, Solid State Ion., 52, 183 (1992) 
  18. Vlaic G, Fornasiero P, Geremia S, Kaspar J, Graziani M, J. Catal., 168(2), 386 (1997) 
  19. Boaro M, de Leitenburg C, Dolcetti G, Trovarelli A, J. Catal., 193(2), 338 (2000) 
  20. Lee JH, Lee TJ, Kim KS, Partial Oxidation of Methane to Synthesis Gas on Ru/Ce1-xZrxO2, 2nd Asia-Pacific Congress on Catalysis, PB28 (2000)
  21. 김유철, "메탄의 접촉부분산화반응에 의한 합성가스제조에 관한 연구," 석사학위논문, 영남대학교 (2001)
  22. Hori CE, Permana H, Ng KYS, Brenner A, More K, Rahmoeller KM, Belton D, Appl. Catal. B: Environ., 16(2), 105 (1998) 
  23. Otsuka K, Wang Y, Nakamura M, Appl. Catal. A: Gen., 183(2), 317 (1999) 
  24. Cullity BD, Elements of X-Ray Diffraction, 반도출판사, Seoul (1990)
  25. Chang Y, Han Y, Yang C, Li W, Wang X, Dimethyl carbonate synthesis via heterogeneous transesterification, Proceeding of 3rd China-Korea Joint Workshop on Coal & Clean Energy Utilization Technology, 408 (2000)
  26. Tomishige K, Ikeda Y, Sakaihori T, Fujimoto K, J. Catal., 192(2), 355 (2000) 
  27. Zhao T, Han Y, Sun Y, Stud. Surf. Sci. Catal., 130, 461 (2000)
  28. Zhong SH, Wang JW, Xiao XF, Li HS, Stud. Surf. Sci. Catal., 130, 1565 (2000)