스텐레스강 평직망에 담지된 Pt/Al_2O_3촉매 제조 및 그의 에틸렌 산화활성 (Fabrication of Pt/Al_2O_3 Catalysts Supported on Stainless Steel Wire Cloth and Their Activity for Ethylene Oxidation)

서지정보

· 발행기관 : 한국환경기술학회
· 수록지 정보 : 한국환경기술학회지 / 12권 / 3호 / 195 ~ 205페이지
· 저자명 : 김기중, 안호근

초록

본 연구에서는 질산 알루미늄(Al(NO_3)_3)과 염화 백금산(H_2PtCl_6)을 전구체로 이용하여 스텐레스강 평직망(SSWC)에 담지된 Pt/Al_2O_3촉매를 제조하였다. SSWC에 대한 Al_2O_3의 부착력을 향상시키기 위하여 바인더를 첨가하거나 표면 산화법(산 또는 고온)을 이용하였으며, 활성금속으로서 백금을 Al_2O_3/SSWC에 담지 하였다. 질소가스 흡착, X-선 회절분석기, 주사전자 현미경, 투과전자 현미경, 그리고 Al_2O_3의 부착력을 통하여 물리적 특성을 분석하고, 상압 유통식 고정층 반응기를 이용하여 에틸렌에 대한 산화 활성을 조사하였다. 결과적으로, 습식 및 고온 산화법을 이용하여 SSWC를 전처리하면 표면의 거칠기가 증가하여 SSWC보다 Al_2O_3 부착력이 향상되었다. 고온 산화법을 이용하여 SSWC를 열처리할 때 온도가 증가할수록, 열처리 시간이 길수록 표면의 거칠어지는 정도는 증가하였으며, 최적의 Al_2O_3부착력은 800℃에서 12시간 동안 열처리할 때로 나타났다. Al_2O_3/SSWC800에서 백금의 담지특성은 Al_2O_3의 부착량(또는 부착력)에 크게 의존하였다. Al_2O_3/SSWC-800에 백금을 담지할 때 백금 전구체의 농도가 증가할수록 에틸렌의 완전산화가 저온에서 일어났으며, 최적의 담지량은 코팅된 Al_2O_3에 대하여 약 10wt%이었다. 공간속도가 증가함에 따라 에틸렌 전화율은 감소하였으며, 반응온도가 낮을수록 공간속도의 영향이 커짐을 알 수 있었다.

영어초록

Pt/Al_2O_3 catalysts supported on stainless steel wire cloth(SSWC) were prepared using aluminum nitrate(Al(NO_3)_3) and chloroplatinic acid(H_2PtCl_6) as precursors. SSWC was thermally or acid treated to increase the adhesive strength of Al_2O_3 by improving superficial roughness. SSWC was coated with Al_2O_3 by an impregnation method using either an Al(NO_3)_3 solution or a mixed solution containing Al(NO_3)_3 and a binding agent. After Al_2O_3 coating, Pt particles as a catalytic component were deposited on the Al_2O_3/SSWC. These catalysts were characterized by N_2 gas adsorption, X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), and adhesive ability of Al_2O_3 on SSWC. The catalytic activity for ethylene oxidation was investigated using a flow reactor under atmospheric pressure. The apparent roughness of SSWC was markedly increased by thermal oxidation, and adhesive ability of the Al_2O_3 was enhanced compared to bare SSWC. The optimum Al_2O_3 adhesion was obtained by thermal oxidation at 800℃ for 12hr(SSWC800). Surface roughness of SSWC was increased with increasing treatment temperature and time. It was also known that the amount of Pt particles deposited on Al_2O_3/SSWC800 depended strongly on adhesive ability of Al_2O_3(or adhesive amount), and optimum concentration of H_2PtCl_6 solution for Pt loading was about 10wt% on Al_2O_3^(2nd)/SSWC800. Catalytic activity for C_2H_4 was decreased with increasing gas hourly space velocity(GHSV). It was also shown that the GHSV had a great affect on the C_2H_4 conversion at lower reaction temperature.

참고자료

· 없음