실리카 혹은 인이 수식된 ZSM-5의 특성분석 및 접촉 분해 반응 연구
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이재욱/이철위
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046802
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
TEOS (tetraethyl orthosilicate)를 사용하여 HZSM-5(SiO2/Al2O3=29) 표면에 존재하는 브란스테드 산점을 chemical liquid deposition (CLD) 방법으로 수식하여, 촉매 내∙외부 산점의 기여도를 예측하였고, 이것이 납사의 접촉 분해 반응에 미치는 영향을 조사하였다. 실리카로 수식된 HZSM-5를 XRD, XPS, SEM과 같은 특성분석을 통하여 silylation 효과를 확인하였으며, propane dynamic adsorption을 통하여 silylation된 촉매 세공의 막힘이나 세공 입구가 좁아진 것을 정성적으로 확인하였다. NH3-TPD 결과를 통하여 HZSM-5의 산점의 농도가 21.7% 감소하였는데 이로부터 촉매 세공의 내부 및 외부 기여도가 각각 78.3%, 21.7%라고 예측하였다. HZSM-5 촉매는 나프타 접촉 분해 반응에서 silylation 후에 총 생성물의 수율이 49.4% 감소하였다. 액체상태 이온교환법 및 고체상태 이온교환법을 사용하여 Cu(Ⅱ)가 이온교환된 Cu-HZSM-5를 제조하여 전자스핀공명 (ESR, electron spin resonance) 스펙트럼을 액체질소 하에서 측정하여 얻은 파라미터를 비교함으로써 (1) HZSM-5 골격에 존재하는 Al 분포 및 (2) 가능한 구리 이온의 기하학적 구조를 예측하였다. 또한 인산을 사용하여 제조한 P-HZSM-5의 구조를 이해하기 위해 ESR 분석을 수행하였고 probe로써 Cu(Ⅱ) 이온을 사용하였다. ESR 결과로부터 구리 주변에는 두 개의 알루미늄이 존재하는 것으로 예상된다. Cu-HZSM-5의 ESR 파라미터로 부터 사각 피라미드 구조를 갖는 주성분 (g∥=2.300, A∥=165.8 G)과 사각 평면 구조를 갖는 소량의 성분(g∥=2.268, A∥=178.1 G)을 관축하였고, Cu-P-HZSM-5 경우에는 g∥=2.362 A∥=102.6 G의 새로운 성분이 관측되었으며, P 담지량이 증가할수록 이 성분의 기여도는 증가하였다. 즉, P-HZSM-5에서 P혹은 PO43-와 상호작용을 하는 새로운 구리 화학종이 생성되었음을 확인하였다.
more초록/요약
Hydroxyl groups located on the external surface of HZSM-5 (SiO2/Al2O3) zeolites supplied by Albemarle were selectively modified by chemical liquid deposition (CLD) of tetraethoxysilane (TEOS). We determined contribution of internal and external acid distribution of HZSM-5 and investigated how it has an effect on catalytic cracking activity. Silylation effects was confirmed as XRD, XPS, SEM. It was found that pore openings were narrowed or partially blocked in propane dynamic adsorption. Acid sites were reduced to 21.7% in NH3-TPD, so we guessed internal and external acid sites is 78.3%, 21.7%, respectively, because of eliminating external acid sites completely. Total products yield was decreased to 49.4% on catalytic cracking activity. ESR spectroscopy was performed to establish structure of P-HZSM-5 used Cu(Ⅱ) ion as probe. ESR parameters were calculated as g∥=2.300, A∥=165.8 G, g∥=2.268, A∥=178.1 on Cu-HZSM-5. In case of P-HZSM-5, new ESR parameter was appeared as g॥=2.362 A॥=102.6 G. Increasing phosphorus concentration on HZSM-5, it’s contribution was increased. Therefore, we found that new type copper interacting with P of PO4-3 was formed.
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