| 초록 |
최근 촉매반응기의 소형화와 높은 동작특성이 요구되는 화학반응기의 증가에 따라 촉매의 열 및 물질전달 특성은 더욱 중요시되고 있다. 이에 따라 본 연구진은 고열전도성 Al 입자 표면에 수열합성을 통해 금속산화물쉘(Al2O3, MgAl2O4 CoAl2O4, ZnAl2O4, MnAl2O4, NiAl2O4) 을 간단하게 합성하여, 열 및 물질전달 특성을 개선한 촉매소재를 합성하였다. MgAl2O4@Al 과 Al2O3@Al에 Rh또는 Ru을 담지한 촉매를 글리세롤 수증기 개질반응(823 K, H2O/C3H8O molar ratio = 4.5, WHSV = 17000~68000 mL g-1 h-1)에 적용한 결과, 공침법으로 합성한 세라믹 지지체에 비하여 2-3배 높은 활성을 확인하였고, Rh입자의 소결현상 또한 2 배 이상 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이는 높은 열전도성을 갖는 금속-세라믹 복합체를 통한 원활한 반응열의 전달에 기인한 것으로 분석되었다. 또한 본 연구에서는 microwave를 이용하여 autoclave에서 합성한 구조체(평균 2㎛) 보다 단시간내에 0.4㎛ 정도의 얇은 쉘을 합성하여 같은 구조체를 합성하였다. 이 구조체는 더 얇은 쉘의 두께에 따른 열전도성의 증가로 인하여 공침법으로 합성한 세라믹 지지체에 담지한 촉매에 비하여 최대 8 배 상승한 활성을 확인할 수 있었다. 합성한 구조체는 N2 흡착, XRD, XPS, SEM, EDX을 통해서 구조적 특성을 분석하였다. |
