촉매과정에서의 활성자리의 결정(Determining the active site in a catalytic process: Operando spectroscopy is more than a buzzword)

전문가 제언

□ 실제반응 조건에서 단일 실험에서 분광법적 방법과 동시에 촉매의 활동도를 측정하여 촉매의 활성자리 기능을 규명하는 것이 Operando 분광법이다. 이 분광법에서는 한 가지 분광법이 아닌 여러 분광법을 복합하여 사용해야 하고, 또한 실제반응에서 반응을 방해하거나 교란하지 않으면서 측정해야 한다. 특별한 고온, 고압에 견딜 수 있고, 실제 반응계에 응답하는 자료를 측정해야 할 필요성 등으로 계속 이어지는 반응 프로세스로부터 시료를 측정할 수 있는 유동 셀, 아주 빠른 시간에 응답하는 검출기가 필요함은 물론 복잡한 분광법간의 인터페이스 문제 및 측정자료 표시기에 동질성이 확보되는 양립성이 보장되어야만 신뢰할 수 있는 자료의 생산이 가능하다.

□ 알칸에서 촉매에 의한 알켄으로 변환과정이 공업적으로 알켄의 수요가 증가하기 때문에 중요하다. 크롬을 기반으로 하는 촉매가 광범하게 사용되므로 관심을 끌고 있다.

○ 실리카, 알루미나와 같은 담체에 산화크롬을 도포한 촉매가 공업적으로 탈수소화를 거쳐 낮은 분자량의 올레핀을 생산하는데 사용된다. 연구결과에 의하면 반응 중 Cr6+은 활성 단일 크롬산염 종에서는 사면체 배위결합이 형성되고, 덜 활성화된 다중 크롬산염 종에서는 환원된 Cr3+ 팔면체 배위결합이 형성된다. 비활성된 촉매는 기체상 산소로 처리하여 재생한다.
- 알칸의 탈수소화 반응에서 활성 크롬종의 산화상태는 오랫동안 Cr3+ 및 Cr2+가 활성자리로서 제안되어 논의 되어왔다. 그러나 UV-VIS분광법으로 측정한 결과 Cr3+ 종이 알칸의 탈 수소화반응의 활성점이라는 결론을 얻게 되었고, 부가하여 크롬의 산화상태에 영향하는 인자를 검토하는 것이 필요하다고 판단된다. 여러 산화물(Al2O3, TiO2, SiO2 및 SiO2-Al2O3)담체 중의 산화크롬종은 담체 산화물-산화크롬 표면간의 상호작용에 의해 크롬의 여러 산화상태(Cr2+, Cr3+, Cr5+ 및 Cr6+)가 안정화되는 메커니즘의 이해가 필요하다.
- 촉매의 활성자리 이외에 촉매사용 시 고려해야 할 중요사항은 대상공정 및 유량, 반응물질의 종류, 온도 및 압력, 촉매 피독물질 존재여부, 촉매수명 및 재생조건 등을 종합적으로 검토해야 한다.

저자

Weckhuysen, Bert M.

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2003

권(호)

5(20)

잡지명

Physical Chemistry Chemical Physics

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

4351~4360

분석자

서*석

분석물

• 촉매과정에서의 활성자리의 결정.pdf [198,373 byte]

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