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금속-세라믹 코어-쉘 복합체에 담지된 Ni 금속 촉매를 적용한 CO<sub>2</sub> 메탄화 반응 특성연구 = Catalytic CO<sub>2</sub> Methanation over Ni Catalyst Supported on Metal-Ceramic Core-Shell Microstructures
저자
이현주 ; 한도현 ; 이두환 ; Lee, Hyunju ; Han, Dohyun ; Lee, Doohwan
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학술지명
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발행연도
2022
작성언어
Korean
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KCI등재
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학술저널
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154-162(9쪽)
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Microstructured Al@Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> and Al@Ni-Al LDH (LDH = layered double hydroxide) core-shell metal-ceramic composites are prepared by hydrothermal reactions of aluminum (Al) metal substrates. Controlled hydrothermal reactions of Al metal substrates induce the hydrothermal dissolution of Al ions at the Al-substrate/solution interface and reconstruction as porous metal-hydroxides on the Al substrate, thereby constructing unique metal-ceramic core-shell composite structures. The morphology, composition, and crystal structure of the core-shell composites are affected largely by the ions in the hydrothermal solution; therefore, the critical physicochemical and surface properties of these unique metal-ceramic core-shell microstructures can be modulated effectively by varying the solution composition. A Ni/Al@Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> catalyst with highly dispersed catalytic Ni nanoparticles on an Al@Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> core-shell substrate was prepared by a controlled reduction of an Al@Ni-Al LDH core-shell prepared by hydrothermal reactions of Al in nickel nitrate solution. The reduction of Al@Ni-Al LDH leads to the exolution of Ni ions from the LDH shell, thereby constructing the Ni nanoparticles dispersed on the Al@Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. The catalytic properties of the Ni/Al@Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> catalyst were investigated for CO<sub>2</sub> methanation reactions. The Ni/Al@Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> catalyst exhibited 2 times greater CO<sub>2</sub> conversion than a Ni/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> catalyst prepared by conventional incipient wetness impregnation and showed high structural stability. These results demonstrate the high effectiveness of the design and synthesis methods for the metal-ceramic composite catalysts derived by hydrothermal reactions of Al metal substrates.
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