촉매공학

목차

1장. 개요와 기본 개념
1-1 개요
1-2 공업 비균질 촉매들
1-3 정의
1-4 열역학과 에너지론
1-5 촉매의 분류와 선정
1-6 균질계 촉매

본문내용

1-1 개요

① 역사: 촉매작용의 개념(화학반응의 속도와 방향을 제어) 정립
i. 1835년 Berzelius가 처음으로 catalysis(촉매 작용) 정의:
“decomposition of bodies by catalytic force”
ii. 같은 시기에 Mitscherlich는 “contact action”이라는 용어를 도입

② 복합 학문으로서의 촉매 공학
i. 유기화학, 표면화학, 반응속도론, 열역학, 고체물리학, 금속물리학 등에 기본을 둠.

③ 촉매 반응의 기본 개념: 흡착, 반응, 탈착

④ 이론
i. 구조이론 (geometrical theories)
1. 촉매 표면 활성점의 기하학적 구조와 흡착 반응물의 기하학적 상호 작용을 중시.
2. 금속촉매의 결정면, 표면 구조에 따른 반응 속도, 선택성의 변화: Structure sensitivity (구조 민감성)
ii. 전자이론 (electronic theories)
1. 반응속도는 전자나 hole 등의 charge carrier의 주고받기 쉬운 정도에 의해 지배됨. (charge-transfer theory라고도 함)
2. 촉매의 전자적 물성이 중요
iii. 화학적 이론
1. 위의 i, ii는 촉매를 불변의 물질로 본 물리적 접근법
2. 화학적 접근법은, 촉매를 반응물과 반응중간체를 형성하는 매체로 생각.
3. 생성 및 분해는 일반적인 화학 원리에 따름.
iv. 변천
1. 1918년 Sabatier는 화학적 이론을 강조.
2. 그 후 수십년간 구조이론이 주목.
3. 1950년대 트랜지스터 등 고체 전자 소자 개발과 함께 전자이론이 중요시.
4. 최근에는 다시 화학적 이론이 강조되고 있음.
5. 흡착 물질과 그 결합의 본질, 거동의 이해가 분석 기법의 발달과 더불어 중요시 됨.

⑤ 학문적 측면에서의 고려 요소
물성, 활성, 구조의 상관관계를 밝힘으로써 반응 기구 해석.

⑥ 산업적 측면에서의 고려 요소
i. 활성, 선택성, 수명
ii. 각종 공정 조건과 피독 등

참고 자료

Charles N. Satterfield, Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice,” 2nd ed., McGraw-Hill, Inc. (1993).