제올라이트의 종류와 특성

소개글

1. 제올라이트란
제올라이트는 “끓는 돌 (怫石)” 이라는 뜻으로, 결정성 알루미노 규산염의 총칭이다. 천연에서 산출되는 제올라이트는 양이온 교환특성을 이용한 경수 연화제 외에 별다른 용도가 없었다. 1950년대에 알카리성 반응물을 수열반응(hydrothermal reaction)시켜 제올라이트가 합성되고, 천연물과 구조가 다르고 공업적 용도가 있는 제올라이트가 합성되면서 제올라이트에 관한 연구가 매우 활발해 졌다. 제올라이트의 결정구조가 밝혀지고 세공크기의 제한으로 인하여 분자크기에 따라 선택적으로 흡착된다는 현상이 알려지면서, 흡착제와 촉매 분야에서 많이 연구되었다. 분자크기에 따른 분리 효과를 강조하여 분자체(molecular sieve)라는 이름을 불리기도 한다.
1960년대 초 합성 제올라이트가

목차

1. 제올라이트란
2. 제올라이트의 구조
3. 제올라이트의 종류 및 분류

본문내용

1. 제올라이트란
제올라이트는 “끓는 돌 (怫石)” 이라는 뜻으로, 결정성 알루미노 규산염의 총칭이다. 천연에서 산출되는 제올라이트는 양이온 교환특성을 이용한 경수 연화제 외에 별다른 용도가 없었다. 1950년대에 알카리성 반응물을 수열반응(hydrothermal reaction)시켜 제올라이트가 합성되고, 천연물과 구조가 다르고 공업적 용도가 있는 제올라이트가 합성되면서 제올라이트에 관한 연구가 매우 활발해 졌다. 제올라이트의 결정구조가 밝혀지고 세공크기의 제한으로 인하여 분자크기에 따라 선택적으로 흡착된다는 현상이 알려지면서, 흡착제와 촉매 분야에서 많이 연구되었다. 분자크기에 따른 분리 효과를 강조하여 분자체(molecular sieve)라는 이름을 불리기도 한다.
1960년대 초 합성 제올라이트가 크래킹 반응에서 실리카-알루미나 보다 촉매 활성이 높다는 점이 알려지면서 제올라이트는 촉매로서 연구되기 시작하였다. 양이온을 교환시키거나 실리카/알루미나의 구성비를 바꾸어 제올라이트의 산성도를 조절할 수 있고, 분자체 효과에 의해 특정한 촉매반응만 선택적으로 진행된다는 특징이 있어, 고체산 촉매로서 관심이 높아졌다. 크래킹 이외에도 산 촉매반응인 크실렌의 이성화, 톨루엔의 알킬화, 접촉개질(catalytic reforming)등 다양한 반응에 제올라이트가 촉매로 연구되었으며, 이제는 중요한 공업 촉매로서 여러 공정에 사용되고 있다. 1976년 Mobil사가 특이한 구조를 가진 제올라이트 ZSM-5 촉매를 이용하여 메탄올을 가솔린으로 전화시키는 공정 (methonal to gasoline, MTG)를 발표하여 제올라이트 촉매의 새로운 응용 가능성을 열어주었다. 석탄이나 오일 셰일(oil shale)로부터 메탄올을 거쳐 탄화수소를 합성하는, 즉 여러 화석연료 자원에서 에너지 및 화학공업의 원료를 제조하는 획기적인 기술로 인정받고 있다. 에너지를 자국산 천연가스로부터 확보하려는 노력으로 추진되었다고 하나, 1986년 뉴질랜드에 MTG 공장이 건설되어 조업되고 있다. ZSM-5 촉매를 이용한 메탄올 전환공정은 가솔린 제조뿐 아니라 메탄올이나 합성가스로부터 올레핀 또는 방향족 화합물 등 특정한 석유화학공업의 원료를 생산하려는 시도로 확대되고 있다. 올레핀을 출발물질로 하는 기존의 석유화학공업 대신 메탄올을 석유화학공업의 출발물질로 하는 새로운 체계도 검토되고 있어, 제올라이트 촉매에 관한 연구는 여러 분야로 확장되고 있다.

참고 자료

없음