메탄의 수증기-이산화탄소 개질반응에서 니켈계 촉매의 탄소 침적 억제를 위한 조촉매의 영향

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 니켈계 촉매를 사용하여 천연가스의 주성분인 메탄의 수증기-이산화탄소 혼합개질반응을 통해 합성가스를 제조하는 촉매에 대해 연구하였다. 촉매는 γ-Al2O3 지지체에 활성물질로 Ni을 사용하였고, Mo과 Sb를 담지하여 공함침법으로 제조하였다. Mo과 Sb의 담지 효과에 대한 촉매활성을 검토하였고, Sb의 담지량에 따른 촉매활성을 비교하였다. 또한, 각각의 촉매를 사용하여 메탄의 혼합개질반응을 수행한 후 탄소침적에 대한 저항성 및 안정성을 비교하였다. 활성실험은 고정층 반응기에 촉매 0.3g을 충진하여 900℃, 1 atm 에서 공급물의 조성이 CH4 : H2O : CO2 = 1 : 1.5 : 0.7 인 조건에서 수행하였으며 반응 후 생성물은 GC로 분석하였다. 촉매의 물리화학적 특성은 N2 adsorption-desorption, XRD, H2-TPR, NH3-TPD, FE-TEM 및 TGA로 조사하였다. 반응 전과 후의 촉매를 분석하고 활성 및 탄소 침적량을 분석 한 결과, 적절한 양의 Sb 첨가는 촉매의 환원성과 염기적 성질을 증가시켜 촉매의 안정성과 탄소침적에 대한 저항성이 증가하는 효과를 보였다. 특히, Ni-Mo(1)-Sb(3)/Al2O3 촉매에서 가장 높은 촉매활성과 가장 적은 양의 탄소가 침적되었으며, 장시간 반응에도 높은 안정성을 보였다.

목차 (Table of Contents)

• ▣ 목 차 ⅰ
• ▣ List of Figure ⅲ
• ▣ List of Table ⅳ
• ▣ 국문 초록 ⅴ
• 1. 서론 1
• 가. 개질반응을 통한 합성가스의 제조 2
• 1) 자열개질반응 2
• 2) 부분산화반응 2
• 3) 수증기 개질반응 3
• 4) 이산화탄소 개질반응 3
• 5) 혼합개질반응 3
• 나. 개질반응에 사용되는 촉매 6
• 다. 연구 목적 7
• 2. 메탄가스의 혼합개질반응실험 7
• 가. 촉매의 제조 8
• 나. 실험장치 및 방법 10
• 다. 촉매 특성분석 13
• 1) 질소 흡탈착분석 (BET) 13
• 2) X-선 회절분석 (XRD) 13
• 3) 승온환원분석 (TPR) 13
• 4) 승온탈착분석 (TPD) 13
• 5) TEM 분석 14
• 6) 열 중량 무게분석 (TGA) 14
• 라. 촉매 활성 평가 15
• 마. 결과 및 고찰 16
• 3. 결론 44
• 4. 참고문헌 45
• ▣ 영문 초록 48