일반기술
화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
본 발명은 신규의 루테늄 착화합물에 관한 것으로서, 특히 키랄 알콜을 용이하게 라세미화시킬 수 있는, 아미노시클로펜타디에닐 루테늄 착물에 관한 것이다.기존에 이차 알콜의 라세미화에 사용되는 루테늄 화합물로는 [(p-cymene)RuCl2]2 와 Shvo 촉매라고 불리는(η5-Ph4C4CO)2H(μ-H)(CO)4Ru2 등이 있는데, 이들은 그 활용도나 반응성에 있어서 다른 금속의 착화합물보다 우수한 효과를 나타내고 있다. 그러나, 루테늄 싸이멘(cymene) 화합물은 실온에서의 라세미화 반응 속도가 느리며, Shvo 촉매는 이차 알콜을 라세미화 시키는데 반응속도는 빠르지만 이합체로 존재하므로 활성화하기 위해서는 고온으로 가열을 필요로 하며, 수소 매개체로서 해당되는 알콜에 대응되는 케톤 화합물을 필요로 하는 등 이들 화합물은 공업적 사용에 있어서 개선의 여지가 많다.본 기술에서는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 즉 낮은 온도에서도 키랄성 이차 알콜의 라세미화를 가능하게 하고 수소 매개체가 필요하지 않는 루테늄 촉매를 제공한다.기존 루테늄 싸이멘(cymene) 화합물은 실온에서의 라세미화 반응 속도가 느리며, Shvo 촉매는 이차 알콜을 라세미화 시키는데 반응속도는 빠르지만 이합체로 존재하므로 활성화하기 위해서는 고온으로 가열을 필요로 하며, 수소 매개체로서 해당되는 알콜에 대응되는 케톤 화합물을 필요로 하는 등 공업적 사용에 있어서 개선의 여지가 많다.본 기술은 이러한 문제점을 개선하여 키랄성 이차 알콜의 라세미화 반응에 있어서, 본 기술에 따른 루테늄 착화합물은 실온에서도 빠른 시간 내에 라세미화 반응을 매우 잘 일어나게 하며 라세미화를 위한 수소 매개체를 필요로 하지 않고도 반응이 잘 진행됨을 알 수 있다. 이는 본 기술에 따른 루테늄 착화합물이 낮은 온도에서도 키랄 알콜의 라세미화 반응을 가능하게 하며 수소 매개체를 필요로 하지 않는 라세미화 촉매를 제공하는 특징이 있다.
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- 포항공과대학교
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- 2006-05-18
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일반기술
화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
본 발명은 농산물에 존재하는 병원성 미생물 및 잔류농약을 제거하는 농산물 살균처리장치에 관한 것으로, 본 발명의 오존 및 TIO₂광촉매를 이용한 농산물 살균처리장치는, 고압산소 또는 공기로부터 오존을 발생시키는 오존발생기와, 상기 오존발생기에 의해 발생된 오존이 유입되어 농산물의 병원성 미생물을 오존살균시키거나 농산물에 부착된 유기물 또는 유기합성농약을 오존분해시키는 농산물 오존처리조와, 상기 농산물 오존처리조 내에 구비되고, 상기 오존발생기와 연통되어 오존발생기에 의해 발생된 오존을 상기 농산물 오존처리조 내의 물에 분사 또는 믹스시켜 고농도의 오존살균수를 생성시키는 오존폭기장치와, 상기 농산물 오존처리조 내에 구비되고, 자외선 램프 및 TIO₂광촉매를 포함하여 상기 오존살균수를 활성화시켜 농산물의 병원성 미생물을 살균시키거나 농산물에 부착된 유기물 또는 유기합성농약을 분해시키는 TIO₂광촉매 활성장치와, 상기 TIO₂광촉매 활성장치의 자외선 램프에 전원을 공급하여 자외선 발광을 조절하는 전원공급장치, 및 상기 농산물 오존처리조 내에 수용된 농산물과 오존살균수의 접촉을 증가시키도록 오존살균수를 순환시키는 오존살균수 순환장치를 포함하여 이루어진다.고압산소 또는 공기로부터 오존을 발생시키는 오존발생기(10); 상기 오존발생기(10)에 의해 발생된 오존이 유입되어 농산물의 병원성 미생물을 오존살균시키거나 농산물에 부착된 유기물 또는 유기합성농약을 오존분해시키는 농산물 오존처리조(20); 상기 농산물 오존처리조(20) 내에 구비되고, 상기 오존발생기(10)와 연통되어 오존발생기(10)에 의해 발생된 오존을 상기 농산물 오존처리조(20) 내의 물에 분사 또는 믹스시켜 고농도의 오존살균수를 생성시키는 오존폭기장치(30); 상기 농산물 오존처리조(20) 내에 구비되고, 자외선 램프 및 TIO₂광촉매를 포함하여 상기 오존살균수를 활성화시켜 농산물의 병원성 미생물을 살균시키거나 농산물에 부착된 유기물 또는 유기합성농약을 분해시키는 TIO₂광촉매 활성장치(40); 상기 TIO₂광촉매 활성장치(40)의 자외선 램프에 전원을 공급하여 자외선 발광을 조절하는 전원공급장치(50); 및 상기 농산물 오존처리조(20) 내에 수용된 농산물과 오존살균수의 접촉을 증가시키도록 오존살균수를 순환시키는 오존살균수 순환장치(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 및 TIO₂광촉매를 이용한 농산물 살균처리장치.
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- 순천대학교
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- 2006-06-12
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
본 기술은 물 분해용 란타늄 티타네이트계 광촉매 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 La2Ti2O7 지지체에 제 3 금속을 특정 비율로 도핑 및 담지시켜 제조된 개질된 La2Ti2O7 광촉매에 관한 것이다.본 기술에 따른 물분해용 광촉매는1) La2Ti2O7 지지체에 금속 M을 도핑시키는 단계2) 금속 N을 담지시키는 단계3) 담지된 복합 광촉매를 환원시킨 후 산화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.M은 La2Ti2O7에 도핑되는 금속으로서, Cs, Ba, Sr 및 Ca 중에서 선택된 금속 원소가 바람직하고, 담체 La2Ti2O7의 La에 대한 M의 몰비 x는 0.01 내지 0.25의 비율이 바람직하다.N은 M이 도핑된 La2Ti2O7의 활성을 높이기 위해 담지되는 금속으로서, Ni, Pt, Cs 및 Ru 중에서 선택된 금속 원소가 바람직하고, M이 도핑된 La2Ti2O7에 대한 중량%를 나타내는 y는 0.01 내지 3.0 범위인 것이 바람직하다.본 기술에 따라 금속으로 개질된 La2Ti2O7 광촉매의 기존 기술보다 뛰어난 장점 및 특징은 다음과 같다.1)활성이 우수하여 물을 효과적으로 분해할 수 있다.2)이러한 장점이 있어 미래의 에너지원인 수소에너지를 대량으로 생산하기에 보다 적합한 광촉매 물질로 기대된다.또한, 본 기술의 실시예에서 Cs, Ba, Sr 또는 Ca로 도핑시킨 La2Ti2O7 촉매, 특히 Ba로 도핑시킨 La2Ti2O7 촉매가 금속이 도핑되지 않은 La2Ti2O7 촉매보다 물 분해 반응에서 훨씬 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있고, 담지되는 금속으로는 니켈이 물 분해 효율이 가장 높음을 알 수 있다. 또한, 물 분해하기 위한 처리수의 pH가 약 10일 때 가장 높은 수소발생속도를 보여주었고, 희생 시약으로는 메탄올이 가장 효율적임을 알 수 있다.
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- 포항공과대학교
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- 2006-06-12
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
*원리 및 구성본 발명은 산화반응용 혼합산화물 촉매와 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 조성 및 제조방법에 의해 불균일 이중구조를 가지고 있으며 올레핀이나 파라핀 등의 가암모니아 산화반응에 의한 니트릴화합물의 제조시 촉매로 사용되어 생산성 향상, 부산물 최소화 등 우수한 활성을 나타내는 다음 화학식 1로 표시되는 친환경 원격조정 혼합산화물 촉매와 이의 제조방법에 관한 것이다.【화학식 1】[AaDdEeOx][(100-z)%GgFejNimMonOy + z%SiO2]상기 화학식 1에서:A는 비스무스, 인 및 붕소 중에서 선택된 1종 이상의 원소이고;D는 원자가 1～2를 갖는 1종 이상의 원소이고;E는 원자가 3～6을 갖는 1종 이상의 원소이고;G는 A, D 및 E에서 선택된 1종 이상의 원소이고;n가 1일 때, a는 0.0001～3이고, d는 0～3이고, e는 0～3이고, g는 0～3이고, j는 0.001～3이고, m는 0.001～3이고, z는 0～90이며;x 및 y는 다른 성분에 의해 원자가를 맞추기 위해 정해지는 값이다.1)피조절상과 조절상을 구성하는 촉매의 조성이 상이함은 물론 이의 제조방법도 슬러리방법과 함침방법2)서로 상이하게 설정되어 있어 기존의 가암모니아 산화반응에서 사용되어온 산화물 촉매와는 그 조성 및 촉매 구조가 전혀 상이함을 쉽게 알 수 있음.3) 특히 조절상 부분에 A 성분원소를 비롯하여 D 성분원소로 원자가 1 ∼ 2를 가지는 원소와 E 성분원소로 원자가 3 ∼ 6을 가지는 원소가 첨가 보완되므로써 촉매의 활성을 크게 하는 효과와 더불어 피조절상에 첨가된 G 성분원소에 의해 조절상 으로의 전자이동을 원활하게 해주어 서로간의 상승효과(synergy effect)를 증가시킨 것이 큰 특징.4)촉매활성에 있어서도 화학적 조성은 서로 같을지라도 이의 제조방법에 따라 활성에서 커다란 차이를 나타냄. 이것은 근본적으로 촉매의 구조가 다르며 조절상에 의해 피조절상이 원격조정 될 수 있다는 것을 간접적으로 증명하는 것이라고 사료된다.5) 올레핀 및 파라핀의 가암모니아 산화반응에 의한 니트릴 화합물 제조용 촉매로 매우 유용.
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- 한국화학연구원
- 등록일
- 2006-11-08
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
*원리 및 구성본 발명은 디메틸에테르 제조용 고체산 촉매 및 이를 이용한 디메틸에테르의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 K-SUZ-4 (K5Al5Si31O72) 촉매를 암모늄염의 수용액으로 여러 차례 이온 교환하여 K 이온의 양이 촉매에 존재하는 Al에 대해 원자비율로 0.1～0.9 범위인 HK-형으로 조성된 디메틸에테르 제조용 고체산 촉매 및 이를 이용한 디메틸에테르의 제조방법에 관한 것이다.본 발명에 의한 촉매를 사용할 경우, 넓은 온도 영역에서 반응활성과 디메틸에테르 선택성이 탁월한 HK형의 SUZ-4 촉매를 이용하여 기존의 촉매에 비하여 촉매의 양을 적게 사용하면서도 반응 초기부터 10000시간 이상 장시간 반응하여도 높은 메탄올 전환율을 안정적으로 유지하는 한편 거의 100 %의 선택성으로 디메틸에테르를 제조하는 방법에 관한 것이다.*배경 - 디메틸에테르는 그 물리적, 화학적 특성이 LPG와 유사하거나 오히려 여러 면에서 우수하여 에어로졸 추진체, 디젤 연료의 대체물질 및 화학반응의 중간체로 사용할 수 있어 최근 주목받고 있는 산소 함유 화합물이다. - 디메틸에테르의 전형적인 제조방법은 메탄올을 진한 황산 촉매와 반응시키는 방법인데, 이 방법은 황산을 재생하는데 많은 비용이 들고 황산의 특성상 반응 중에 생기는 물과 반응하여 폭발을 일으킬 위험이 있어 비용과 안전상 많은 문제점이 있다.이러한 단점을 극복하면서 디메틸에테르를 공업적 규모로 생산하는 주된 방법은 고정베드 반응기(fixed bed reactor)에서 고체산 탈수촉매를 이용하여 메탄올을 탈수시키고 그 생성물을 증류하여 에어로졸 분야에서 요구되는 정도의, 고순도의 디메틸에테르를 회수하는 방법이다. - 메탄올의 탈수반응에는 산촉매가 주로 사용되며, 예로는 알루미나, 제올라이트, 실리카/알루미나, 금속 염, 이온교환수지, 혼합된 금속산화물 등이 있다. 이러한 산촉매의 성능을 개선하려는 연구가 많이 행해져왔는데, 대부분의 경우에 부산물을 생성시키는 강산점을 알칼리금속으로 피독시키거나 열처리 방법을 사용하여 산점의 양을 조절하여 부반응을 최대한 억제하거나, 또는 활성 원소를 감마-알루미나에 담지시켜 디메틸에테르의 수율과 선택도를 향상시키려는 시도였다.1)본 발명의 특징은 HK형의 SUZ-4 촉매를 사용하면 메탄, 에탄, 프로판 등의 탄화수소 부산물을 생성시키는 문제가 해결되므로써 기존의 참고 문헌에 비하여 촉매의 양을 적게 사용하면서도 반응 초기부터 10000시간 이상의 반응에서도 80% 이상 높은 메탄올 전환율을 안정적으로 유지하는 한편 거의 100% 선택적으로 디메틸에테르를 제조할 수 있는 방법이다.2)본 발명의 디메틸에테르 제조용 고체산 촉매는 K-SUZ-4제올라이트를 암모늄염 수용액으로 수차례 이온교환하여 K 이온의 양이 촉매에 존재하는 Al에 대해 원자비율로 0.1~0.9 범위인 HK-SUZ-4로 조성함.3)종래 디메틸에테르 제조용 고체산 촉매에 비해 넓은 온도 영역에서 반응활성을 나타내며 디메틸에테르 선택성이 탁월.4) 상기 고체산 촉매를 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 제조에 이용할 경우, 기존의 촉매에 비하여 촉매의 양을 적게 사용하면서도 반응 초기부터 10,000시간 이상 장시간 반응하여도 높은 메탄올 전환율을 안정적으로 유지하는 한편 거의 100% 선택성으로 디메틸에테르를 제조가능.
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- 한국화학연구원
- 등록일
- 2006-11-08
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일반기술
화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
*원리 및 구성본 발명은 양이온성 이미다졸리딘계 루테늄 카르벤 착화합물 및 이의 용도에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신규 구조의 양이온성 이미다졸리딘계 루테늄 카르벤 착화합물과 이의 제조방법, 그리고 고리형 올레핀의 고리 열림 복분해 중합(ROMP)에 의한 올레핀 중합체 제조반응을 수행함에 있어 상기 신규 화합물을 촉매로 사용하는 용도에 관한 것이다.*배경전이금속이 매개하는 올레핀의 복분해 반응을 통한 탄소-탄소 결합 생성 반응은 유기 화학 및 고분자 화학에 있어 매우 중요한 반응이며 유용한 수단이다. 올레핀의 복분해 반응용 촉매로서 초기에는 WCl5/EtAlCl2/EtOH의 혼합물이 포함되는 전이금속 염화물 또는 산화물, EtAlCl2 또는 R4Sn 등이 포함되는 조촉매, O2, EtOH 및 PhOH 등으로 구성된 혼합물 등을 비롯한 혼합조성을 이루는 촉매가 주로 사용되었다.최근 수 십여 년간의 집중적인 연구로 인하여 올레핀의 복분해 반응에 우수한 활성을 가지는 단일 성분의 촉매들이 보고되었다. 그 대표적인 촉매로서 슈락 몰리브데늄 알킬리덴 촉매를 들 수 있는데, 이 촉매는 매우 우수한 활성을 가지는 반면 수분과 공기에 매우 약하여 쉽게 분해되어 활성을 잃게 되는 단점을 가지고 있다.*종래기술현재까지 알려져 있는 루테늄 카르벤 촉매는 수분이나 공기 등에 매우 민감하여 보관 시에도 아르곤으로 충진된 글로브박스(glove box)에 보관하여야 하고 복분해 반응에 이용하더라도 반응에 앞서 사용하는 용매 내의 수분과 산소 함량을 낮추기 위한 조작을 필수적으로 수행하여 왔다. 그러나, 본 발명에 따른 신규 구조의 루테늄 카르벤 착화합물은 공기나 수분에 대한 안정도가 기존의 촉매에 비해 우수하므로 촉매의 보관이 용이할 뿐만 아니라 복분해 반응 시에도 별다른 조작없이 촉매를 사용할 수 있다.또한, 기존의 RuCl2(=CHPh)(H2IMes)(PCy3) 촉매에 대비하여서 매우 향상된 열적 안정성을 보여주고 있어 고온에서의 올레핀 복분해 반응에도 안정적으로 사용할 수 있으며 여러 가지 작용기들로 인하여 긴 반응시간을 요하는 반응에도 안정적으로 사용할 수 있다. *특징 및 장점1)노보넨의 중합에 있어 우수한 활성을 보임.2)중합을 통해 70% 이상의 시스 구조를 가지는 폴리노보넨을 얻을 수 있음. 3)기존의 루테늄 카르벤 착화합물을 이용한 고리 열림 복분해 반응에 있어 올레핀 구조의 선택성이 없거나 트란스 구조가 우세한 고분자가 얻어지는 것을 고려할 때 그 응용 범위가 클 것으로 기대.
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- 한국화학연구원
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- 2006-11-08
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일반기술
화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
*원리 및 구성본 발명은 디에틸렌글리콜로부터 p-디옥사논을 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 실리카 입자로 안정화된 나노 크기의 산화구리 복합체 촉매를 이용함으로써 온화한 조건하에서 디에틸렌글리콜로부터 p-디옥사논을 고선택성 및 고수율로 촉매의 수시 재활성화 조작을 수행하지 않고도 장기간 안정적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.*배경p-디옥사논은 생분해성 폴리머의 단량체나 모포리논(morpholinone) 유도체 등의 합성 원료로 사용된다. 특히, p-디옥사논은 생체 흡수 특성을 갖는 모노필라멘트형 수술용 봉합사로 사용되고 있는 폴리(p-디옥사논)의 중합 원료로 유용하며, 폴리(p-디옥사논)은 가열하에서 용이하게 분해되어 모노머인 p-디옥사논을 거의 정량적으로 회수하여 사용할 수 있기 때문에 재활용도가 높은 재료로 주목받고 있다.*종래기술p-디옥사논을 제조하는 방법으로는 여러 가지가 있으나, 촉매 존재하에 기상에서 디에틸렌글리콜로부터 직접 제조하는 것이 가장 단순하고 경제적인 것으로 평가되고 있다. 디에틸렌글리콜을 기상에서 탈수소 고리화하여 p-디옥사논을 제조하는데 사용되는 촉매로서, 미국 특허 제2,900,395호는 구리-크롬 촉매계를; 미국 특허 제3,119,840호는 구리/퍼미스(pumice)계 촉매를; 미국 특허 제5,310,845호는 알루미나에 구리, 아연, 그리고 칼륨 등의 알칼리성 성분을 담지한 촉매계를; 일본 특개 1998-120675호는 산강도(Ho)가 1.5보다 강한 산점의 총량을 규정한 담체에 구리를 담지한 촉매를; 그리고 일본 특개 2000-351775호는 상기 일본 특개 1998-120675호에 따른 촉매를 근간으로 하면서 담지된 구리의 최대 입경이 0.5㎛이하로 조절된 촉매를 개시한다. 그러나，실리카나 알루미나 같은 담체에 단순히 미세한 구리입자를 담지시켜 제조되는 탈수소 고리화 촉매는 활성성분인 구리의 담지량이 40 중량% 이하로 제한된다. 또한, 상기 공지된 촉매들의 공통적인 문제점은 촉매 수명이 매우 짧다는 것으로, 예를 들어 일본 특개 2000-351775호는 구리와 아연 및 칼륨 성분을 알루미나에 담지시킨 촉매계에서 디에틸렌글리콜로부터 p-디옥사논으로의 초기 전환율이 100%이지만 12시간 반응 후에 전환율이 88%, 100시간 계속 반응 후에 전환율이 22%까지 떨어지는 것을 예시하고 있다.이와 같은 급격한 전환율 감소는, 카본 코킹이나 소결 등의 원인에 의해서 촉매가 비활성화되기 때문이다. 디에틸렌글리콜을 기상에서 탈수소화하여 p-디옥사논을 제조하는 반응은 250∼350℃에서 수행되는데, 열에 의한 미세구리 입자의 소결이 진행되는 온도인 탐만 온도(Tamman temperature)(0.33 Tm/K)가 180℃ (453K)(참고문헌: Topics in Catalysis 8(1999)259)임을 고려할 때 주성분이 구리인 미세한 촉매 활성입자의 소결에 의한 비활성화를 피할 수 없다.*특징 및 장점본 발명의 방법에 따라 디에틸렌글리콜의 탈수소 고리화 반응을 수행하면, 온화한 조건하에서 p-디옥사논을 고선택성 및 고수율로 촉매의 수시 재활성화 조작을 수행하지 않고도 장기간 안정적으로 제조할 수 있다.
- 보유기관
- 한국화학연구원
- 등록일
- 2006-11-08
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일반기술
화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
*원리 및 구성본 발명은 N-알킬몰포리논의 제조방법에 관한 것으로, 반응 초기에 2-P-디옥사논 또는 이의 중합체와 1급 알킬아민을 수성 매질 중에서 1:0.8~1.1의 몰비로 반응시키고, 반응용액에 상기 1급 알킬아민의 수용액을 불활성 기체와 함께 추가로 공급하면서 열린 반응계에서 반응을 진행하는 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명의 방법에 의하면, 짧은 시간 내에 N-알킬몰포리논을 고선택성 및 고수율로 제조할 수 있다.*배경N-저급 알킬몰포리논은 감광성 수지 박리제(일본 특개 제1998-171129호), 비 인화성 세정제(일본 특개 제1998-168489호), 페인트 박리제, 추출용제, 금속세제, 특수 폴리머용제, 잉크 첨가제 등으로 유용한 기능성 화합물이다.N-저급 알킬몰포리논의 제조법으로서, 2-p-디옥사논과 1급 알킬아민을 닫힌계(Closed system)에서 반응시켜 제조하는 방법이 미국특허 제3,092,630호에 개시되어 있다. 이 방법에 의하면, 닫힌계에서 2-p-디옥사논에 대한 1급 알킬아민의 사용량을 1:1.5∼5 몰비로 하고, 300∼350℃의 반응온도 및 100∼130 기압의 반응압력으로 반응을 수행하여 최고 93%의 수율로 N-알킬몰포리논을 얻는다. 그러나, 이 방법은 닫힌계에서 10시간 이상 가혹한 조건 하에서 반응을 진행하기 때문에, 반응선택성이 낮아 생성물의 분리, 정제비용이 많이 소요되고, 고온, 고압의 반응으로 인해 장치비와 운전비용 또한 높다는 문제점을 갖는다.N-저급 알킬몰포리논의 다른 제조법으로서, 용매 중에서 N-알킬모노에탄올아민과 글리옥살을 -10 내지 20℃에서 반응시킨 후 110℃에서 물을 용매와 함께 공비 제거하여 합성하는 방법(미국 특허 제5,066,804호)과 N-알킬디에탄올아민을 구리-아연 촉매 하에서 탈수소 고리화하여 합성하는 방법(미국 특허 제5,136,035호)이 제안되고 있다. 이들 방법은 비교적 온화한 반응조건 하에서 수행할 수 있으나, 반응원료인 N-알킬디에탄올아민 또는 N-알킬모노에탄올아민의 고순도급 제조의 어려움으로 인해 원가비용이 크다는 단점이 있다.*종래기술 - N-저급 알킬몰포리논의 제조법으로서, 2-p-디옥사논과 1급 알킬아민을 닫힌계(Closed system)에서 반응시켜 제조하는 방법이 미국특허 제3,092,630호에 개시되어 있다. 이 방법에 의하면, 닫힌계에서 2-p-디옥사논에 대한 1급 알킬아민의 사용량을 1:1.5∼5 몰비로 하고, 300∼350℃의 반응온도 및 100∼130 기압의 반응압력으로 반응을 수행하여 최고 93%의 수율로 N-알킬몰포리논을 얻는다. 그러나, 이 방법은 닫힌계에서 10시간 이상 가혹한 조건 하에서 반응을 진행하기 때문에, 반응선택성이 낮아 생성물의 분리, 정제비용이 많이 소요되고, 고온, 고압의 반응으로 인해 장치비와 운전비용 또한 높다는 문제점을 갖는다. - N-저급 알킬몰포리논의 다른 제조법으로서, 용매 중에서 N-알킬모노에탄올아민과 글리옥살을 -10 내지 20℃에서 반응시킨 후 110℃에서 물을 용매와 함께 공비 제거하여 합성하는 방법(미국 특허 제5,066,804호)과 N-알킬디에탄올아민을 구리-아연 촉매 하에서 탈수소 고리화하여 합성하는 방법(미국 특허 제5,136,035호)이 제안되고 있다. 이들 방법은 비교적 온화한 반응조건 하에서 수행할 수 있으나, 반응원료인 N-알킬디에탄올아민 또는 N-알킬모노에탄올아민의 고순도급 제조의 어려움으로 인해 원가비용이 크다는 단점이 있다.*특징 및 장점본 발명은, 2-p-디온사논 또는 2-p-디옥사논 저중합체를 탄소 수가 3이하인 일급 알킬아민과 반응시켜 N-알킬몰포리논을 제조할 때, 반응초기 2-p-디옥사논에 대한 일급 알킬아민의 몰비를 제한하고 반응 중에 일급 알킬아민과 반응에 관여하지 않는 기체의 흐름 하에, 열린 반응계에서 실시하는 방법에 의해, 짧은 반응시간에 선택성이 높게 N-알킬몰포리논이 얻어진다.
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- 한국화학연구원
- 등록일
- 2006-11-08
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
본 발명은 다공성 나노 탄소 구형 지지체에 담지된 Pt/Ru합금 직접메탄올 연료전지용 전극촉매 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 통상의 방법을 통하여 얻어진 다공성 나노 탄소 구형 입자를, 알곤 기류하에서 고온 열처리 한 후 증류수에 분산 시키고 초음파처리 후 원심분리하고 100℃에서 진공건조 하는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 방법을 통하여 고온 열처리하여 전도도가 향상된 고 표면적의 다공성 나노 탄소 구형 지지체에 입자크기가 최소화된 Pt/Ru합금 나노입자를 고분산 시켜 성능이 월등히 향상된 신규 직접메탄올 연료전지용 전극촉매를 대량으로 손쉽게 제조 할 수 있게 되었다.*연료전지는 보통전지와는 달리 전지의 교환이나 충전이 불필요하고 대신, 수소나 메탄올등의 연료를 공급하여 연소시의 화학에너지를 전기에너지를 변환시켜주는 장치이다. 연료전지의 장점은 고효율(에너지 변환 효율 ∼60%), 무공해 에너지원으로서 다양한 연료의 사용가능, 적은 입지면적 및 짧은 건설기간 등의 장점으로 휴대기기 등의 이동용 전원, 자동차등의 수송용 전원, 가정용 및 전력사업용으로 이용 가능한 분산형 발전에 이르기까지 다양한 응용분야가 가능한데, 특히, 차세대 운송장치인 연료전지 자동차의 운영이 다양하게 실용화될 경우, 그 잠재 시장규모는 엄청날 것으로 예상된다.연료전지는 작동되는 온도와 전해질에 따라 크게 5가지로 대별되며 이들은 AFC (알칼리 연료전지), PAFC (인산형 연료전지), MCFC (용융탄산염형 연료전지), SOFC (고체산화물 연료전지), PEMFC (고분자전해질 연료전지), 및 DMFC(직접 메탄올 연료전지)가 있다. 그중 1951년 Kordesh 와 Marko(Oesterr. Chem. Ztg., 1951, 52, 125.)에 의해 처음으로 개발된 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)는 메탄올을 직접 반응시켜 발전하는 방법으로 연료개질기가 필요 없어 소형 휴대용 전자장비의 전원으로 적합하다.현재 상용화되어있는 대부분의 직접메탄올연료전지(DMFC)용 전극 촉매는 백금이온의 수용액 즉 Na6[Pt(SO3)4] 과 RuCl3를 각각 과산화수소수를 이용하여 산화 한 후 수소를 통과시켜 환원시켜 만드는 Watanabe 공정을 사용하여 제조되고 있다(Watanabe, M. et al. J. Electroanal. Chem., 1987, 229, 395). 그리고 근래에는 이 위의 공정으로 제조된 금속산화물을 탄소 지지체(Vulcan XC-72R, Cabot Corp.)에 담지시킨 후 300oC의 고온의 수소를 통과시켜 제조하는 개량된 방법을 주로 사용하고 있다(E-TEK DMFC 촉매, Radmilovic V. et al. J. Catal. 1995, 154, 98.). 그러나 탄소 지지체에 담지된 금속산화물을 환원시키기 위해서는 300oC의 고온의 수소를 통과시켜 제조하는 환원 소성과정을 필수적으로 거쳐야 하므로 에너지소모 및 소성과정 중 금속입자 끼리 서로 뭉쳐서 입자크기가 중가하는 동시에 입자의 크기 분포 또한 불균일하여 진다는 단점이 있다.본 발명의 방법을 통하여 고온 열처리하여 전도도가 향상된 고 표면적의 가송성 나노 탄소 구형 지지체에 입자크기가 최소화된 Pt/Ru합금 나노입자를 고분산시켜 성능이 월등히 향상된 신규 직접메탄올 연료전지용 전극촉매를 대량으로 손쉽게 제조할 수 있게 되었다.-고성능 직접메탄올 연료전지용 전극촉매를 대량생산법 확립-소재 공정개발기술 확보 측면에서 국가차원의 선도기술 획득
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
*원리 및 구성본 발명은 실온에서 고활성을 보이는 페놀의 수산화 반응용 나노촉매에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양성자형 나노세공 분자체 상에 철, 아연, 망간, 코발트중에서 선택된 2종 이상의 전이금속과 알칼리금속 이온이 동시에 담지된 불균일계 촉매로서, 과산화수소를 산화제로 사용하는 페놀의 수산화 반응에 촉매로 사용되어 특히 물을 용매로 사용하여 실온(20 ℃)에서도 반응 활성이 우수하며 카테콜 및 히드로퀴논의 선택적 합성이 가능하도록 하는 나노촉매에 관한 것이다.*배경종래 기술을 종합하면, 기술성, 경제성 및 환경성을 고려할 때 과산화수소를 산화제로 사용하는 페놀의 수산화반응이 바람직하게 진행되려면, ①다공성 담체에 담지된 활성금속이 반응도중 용액 중으로 용출되지 말아야 하며, ②유기용매 대신 물을 용매로 사용할 수 있어야 하며, ③고부가가치가 있는 카테콜과 히드로퀴논이 많이 생성될 수 있도록 전환율과 선택도가 우수하여야 하며, ④ 반응조건(특히, 온도)이 온화한 분위기가 바람직하며, ⑤촉매를 제조함에 있어 재현성이 있어야 한다. 또한, 지금까지 다공성 물질을 촉매로 사용한 페놀의 수산화반응에서 생성되는 카테콜과 히드로퀴논의 비가 대부분 1 ∼ 1.2 범위내에 들어 있어, 아직까지 카테콜이나 히드로퀴논 각각에 대한 선택도가 높은 촉매가 개발되어 있지 않은 실정이며, 특히 과산화수소를 이용한 페놀의 수산화반응은 모두 50 ∼ 80 ℃에서 이루어지고 있어 실온에서 고활성을 보이는 촉매의 개발이 시급한 상황이다.*제조방법 상의 특징본 발명이 목적하는 불균일계 나노촉매의 제조방법은 통상의 이온교환 방법으로 이루어지며, 그 제조과정을 대표적으로 기술하면 다음과 같다. 즉, 10 g의 HBEA형 제올라이트와 0.1M NaNO3 수용액을 이용하여 80 ℃에서 3회 이온 교환시키고 110 ℃에서 완전 건조시킨다. 건조된 10 g의 HNaBEA를 0.001 ∼ 0.1M FeSO4·7H2O 수용액으로 실온에서 1회 이온 교환시킨다. 건조된 촉매시료는 수분이 3∼5% 함유된 공기 분위기에서 400 ∼ 500 ℃에서 5 시간 소성 시킴으로써 FeHNaBEA를 만든 후, 10 g의 FeHNaBEA를 0.001 ∼ 0.1M Co(NO3)2·6H2O 수용액으로 실온에서 1회 이온 교환시킨다. 건조된 시료는 수분이 3 ∼ 5% 함유된 공기 분위기에서 400 ∼ 500 ℃에서 5 시간 소성 시킴으로써 본 발명의 불균일계 나노촉매를 제조한다.*특징 및 장점1)페놀의 전환율이 우수.2)카테콜과 히드로퀴논에 대한 선택도가 여타 생성물에 비하여 월등히 우수.3)부산물의 일종인 벤조퀴논의 선택도가 크게 낮아짐.4)카테콜과 히드로퀴논의 선택적 합성반응에 유용함.
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
*원리 및 구성본 발명은 수소발생용 광촉매 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 수소의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 물로부터 광반응으로 수소를 제조하는 데에 사용되는 반도체입자가 담지된 금속 설파이드계 광촉매 및 그 제조방법, 그리고 이에 의한 수소의 제조방법에 관한 것이다.*배경 현재의 화석연료를 대체하는 미래의 에너지원으로 무한 청정한 태양에너지원을 이용하여 물을 직접 광분해 하여 차세대 청정 대체에너지원인 수소로 전환하는 방법의 개발은 앞으로 가장 촉망받는 핵심과학기술이 될 것이다.*종래기술광촉매(photocatalyst)를 이용한 방법은 반도체물질을 입자형태로 제조한 광촉매를 물에 분산시켜 광을 조사하여 물을 분해시키는 방법으로 개발 초기엔 주로 광촉매로 TiO2를 사용한 연구가 많았으나, TiO2의 물분해 광효율이 낮아 TiO2는 현재 주로 오염물 분해 광촉매로서 이용되고 있다. 그보다 조금 진보된 단일산화물인 반도체 구조인 SrTiO3 등도 개발되었으나, 수소발생효율이 너무 낮다 (5μmol/hr). 일본의 H. Arakawa 등은 Rh을 담지 시킨 Rh(0.3 wt %)-SrTiO3를 개발하여, 이를 Na2CO3 수용액 상에 광반응시켜 수소발생효율을 48μmol/hr 까지 끌어올렸다(미국특허 제 5,262,023호).일본의 K. Domen 등은 기존의 TiO2나 SrTiO3보다 활성이 보다 우수한 K4Nb6O7나 Rb2La2TiO10등과 같은 Perovskite계 광촉매를 개발하여 물분해 활성을 수백 μmol/hr 수준으로 끌어올렸다(Chem. Mater. 1997, 9, 1063.). 최근, 국내에서도 유사 연구가 시작되어 기존의 Perovskite보다 광효율이 보다 높은 신규 Perovskite계 물질을 개발하였으나(Journal of Catalysis, 2000, 40.), 아직까지 전술한 촉매들은 자외선 영역의 광원에서만 반응을 일으키고있으며, 실제적으로, 가시광선이 대부분인 태양광을 거의 이용할 수가 없으므로 수소제조기술을 실용화하는 광촉매로서는 한계가 있다고 할 수 있다.*적용제품 및 경쟁 제품Oxide계 광촉매와 가시광을 이용한 물분해 수소제조 연구의 결과 가운데 지금까지 최고의 결과로 평가되는 것은 최근 일본 Arakawa 박사 연구팀에 의해 개발되어 (Nature, 414, 2001, 625.)에 발표된 In1-xNixTaO4 광촉매이다. 이 촉매는 402nm 광원에서 시간당 수소발생량: 16.6μmol/0.5g·cat·hr을 내는데 그쳐, 가시광을 이용하여 순수 물을 분해해서 수소와 산소를 생성하는 시스템의 실용화를 위해서는 최소한 100배 이상의 광효율이 증가 되어야 하나, 이들 Oxide계 광촉매의 양이온(In 또는Ta등)이 변화하게되면 band gap energy가 감소하여 가시광을 흡수할 수 있으나, 이와 동시에 동반된 광촉매의 물분해효율의 감소를 막을 방법을 아직까지 찾지 못해 실제적으로 매우 낮은 광이용효율을 내는 약점이 있다. 그러므로, 수소제조기술의 실용화를 목표로 하는 경우에서는 광촉매로서 한계가 있다고 할 수도 있는 것이다. *특징 및 장점1)두 종류 이상의 상이한 반도체물질들과 혼합 금속 설파이드계 광촉매과의 접합으로 제조된 새로운 광촉매. 2)가시광선영역에서 물분해 광촉매로서 이상적인 band gap energy 와 band edge position을 가진 신규 반도체 광촉매. 3)기존촉매에 비하여 촉매반응시 반도체물질들의 접촉부에서의 전자전이(electron transfer)가 용이하게 이루어져 전자 및 전공 재결합(recombination)을 지연함으로써, 수소발생량이 월등히 증가.4) 종래의 이들 촉매의 단점인 가시광 이용효율을 현저히 증가시킴.
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
*원리 및 구성본 발명은 공침법으로 제조된 천연가스 개질반응용 촉매에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Zr, Ce 및 Ni의 원천물질을 소정의 몰비 및 중량비로 혼합하고 가온조건에서 교반한 후에 알칼리 수용액을 첨가하여 생성되는 침전물을 수득하는 일명 '공침법(co-precipitation)'으로 제조된 촉매로, Ce-ZrO2 격자 사이에 나노 크기의 Ni가 고르게 분포되어 있어 Ce-ZrO2와 Ni의 상호작용이 보다 원활하여 촉매활성이 증진되므로, 이산화탄소, 산소, 수증기 또는 이들의 혼합기체에 의한 천연가스의 개질반응에 의하여 합성가스를 제조하는 공정에 적용되어서는 촉매 비활성화 없이 안정하고 높은 생산성을 나타내게 되는 천연가스 개질반응용 신규 촉매에 관한 것이다.*배경천연가스의 주성분인 메탄을 개질반응하여 수소와 일산화탄소의 혼합물, 이른바 합성가스를 제조하는 공정은 화학산업의 중요한 기초공정으로서 오래 전부터 공업화되어 있다.천연가스로부터 합성가스를 제조하기 위한 개질반응용 기체로는 이산화탄소, 산소, 수증기 또는 이들의 혼합기체가 사용되어 왔고, 상기한 개질반응용 기체 선택에 따라 적용되는 촉매의 특성이 각각 달리 요구되고 있다.천연가스로부터 합성가스를 제조하는 공정으로서, 가장 오래 사용되어온 일반적 공정은 수증기 개질반응이다.메탄의 수증기 개질공정에서는 개질촉매의 탄소 침적에 의한 촉매 비활성화의 방지가 가장 중요한 문제로 지적되고 있다. 따라서, 탄소 침적에 의한 촉매 비활성화를 방지하기 위하여 수증기를 과량 첨가하여 수증기 개질반응을 진행시키곤 하였다. 그러나 수증기를 과량 첨가하는 개질화 반응에서는 열역학적으로 수소:일산화탄소의 비가 3:1 이상인 합성가스가 얻어지는 바, 수증기 개질로부터 생성되는 합성가스를 가솔린 및 디젤연료, 올레핀 등의 다양한 탄화수소를 제조할 수 있는 Fischer-Tropsch 합성반응에 적용하는데 제약이 있다. 따라서, 합성가스를 적용시켜 필요로 하는 화합물을 다양하게 합성하기 위해서는 일산화탄소의 함량이 높은 합성가스의 제조가 필요하다.*적용제품 및 경쟁제품-천연가스로부터 합성가스를 제조하는 또 다른 공정으로서 메탄의 이산화탄소 개질반응은, 종래의 메탄의 수증기 개질반응을 개선한 방법이다. 메탄의 이산화탄소 개질반응의 경우, 결과적으로 일산화탄소 함량이 매우 높은 합성가스(H2/CO = 1)가 얻어질 수 있다. 또한, 개질반응시 수증기, 산소 및 이산화탄소의 혼합가스를 산화제로 사용한다면 메탄과 반응시 합성가스비(H2/CO)를 1 ∼ 2 범위로 다양하게 조절할 수 있는 장점을 가진다. -이산화탄소를 이용한 메탄의 개질반응의 촉매로서는 메탄의 수증기 개질반응에서와 유사하게 니켈류 촉매와 귀금속류 촉매가 주로 활용되고 있다. 그러나 탄소 침적에 의한 촉매 비활성화가 메탄의 이산화탄소 개질반응의 가장 큰 문제로 지적되고 있으며, 이 반응의 경우 과량의 이산화탄소를 사용하더라도 촉매의 비활성화를 효과적으로 막을 수 없으며, 수증기를 산화제로 사용하는 수증기 개질반응에 비해 이론적으로 탄소 침적에 의한 촉매 비활성화에 더욱 민감하다고 알려져 있다. -이산화탄소 개질반응에 효과적인 지르코니아 담지 귀금속 촉매가 몇몇 공지되어 있으나[독일특허 제3,933,285호(1991), 독일특허 제4,102,185호(1991), 독일특허 제9400513호(1994)], 이들은 귀금속을 활성 성분으로 한 촉매들로서 앞에서 언급한 바와 같이 고가의 촉매가격으로 인해 경제적으로 바람직하지 않다. 또한, 수증기 개질반응에 사용되는 촉매를 이산화탄소 개질반응에 그대로 사용하는 것은 과도한 탄소 침적으로 인해 일반적으로 곤란하다고 알려져 있기 때문에 이를 억제하기 위한 촉매설계 기술이 고안되어야 할 필요성이 있다. *특징 및 장점 합성가스 제조를 위한 메탄의 이산화탄소 개질반응 결과에 따르면, 본 발명에 따른 일단계 공침법을 이용하여 제조된 NixCeyZrzOx+2(y+z) 개질촉매는 기존 개질촉매를 이산화탄소 개질반응 또는 수증기, 산소, 이산화탄소 혼합 개질반응에 적용할 때의 문제점인 탄소 침적에 의한 촉매 비활성화를 막아 탄소 저항성을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 고온에서의 촉매 안정성과 촉매 활성까지 증진시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
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- 한국화학연구원
- 등록일
- 2006-11-27
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
본 발명은 연속식 마이크로파 수열합성 장치, 더 상세하게는 연속식 마이크로파 수열합성방식의 촉매 제조장치에 관한 것으로서 촉매 생성 반응물 공급기; 상기 촉매 생성 반응물 공급기에 일단이 연결되고 마이크로파에 불활성인 재료로 된 스크류 타입의 밀폐형 반응관; 상기 반응관이 장착되도록 양 측벽의 일부에 연통공이 형성되고 마이크로파를 조사하도록 각각 마그네트론이 장착되고 전자파가 차폐된 일련의 다수 마이크로파 조사실; 상기 반응관의 타단이 연결된 촉매 수집기; 및 이들을 제어하는 제어수단을 포함하는 연속식 마이크로파 수열합성 장치를 제공하는 것이다.본 발명에 의한 연속식 마이크로파 촉매 건조장치에 의하여 나노 촉매의 속성건조와 대량생산 및 친환경 공정 시스템이 제공되었다. 이러한 시스템은 기존의 건조방법에 비해 높은 생산성과 에너지 효율성을 가지게 되며 건조 장치가 간편하여 장치 제작비와 에너지를 절약할 수 있으므로 촉매 생산의 경쟁력이 높아진다. 또한 연속식 마이크로파 장치를 가동함에 있어 온도센서를 부착하여 안정성을 확보하였으며 주조작반을 설치하여 각 부분의 제어가 가능하도록 함으로서 작동의 편리함을 도모하였다.
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- 인하대학교
- 등록일
- 2007-01-03
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일반기술
화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
본 발명은 연속식 마이크로파 촉매 건조장치, 특히 연속식에 의한 에너지 절약형 마이크로파 촉매 건조장치에 관한 것으로서 촉매 모액 공급기; 상기 촉매 모액 공급기에 일단이 연결되고 마이크로파에 불활성인 재료로 된 오픈 튜브와 스크류로 이루어진 개방형 교반이송관; 상기 교반이송관이 장착되도록 양 측벽의 일부에 연통공이 형성되고 마이크로파를 조사하도록 각각 마그네트론이 장착되고 전자파가 차폐된 일련의 다수 마이크로파 조사실; 상기 교반이송관의 타단이 연결된 촉매 수집기; 및 이들을 제어하는 제어수단을 포함하는 연속식 마이크로파 촉매 건조장치를 제공한다.본 발명에 의한 연속식 마이크로파 촉매 제조장치는 기존의 수열법에 비해 높은 생산성과 에너지 효율성을 가지게 되며 제조 장치가 간편하여 시작품 제작비와 에너지를 절약할 수 있으모로 촉매 생산가격의 경쟁력이 높아진다. 반응 전 전구 물질의 유입과 반응 후 결정화된 생성물은 정액펌프와 반응관을 통해 생성물이 원활하게 이동하고 또한 온도센서와 압력센서를 각각 부착하여 조작의 안정성의 확보가 가능하며 주조작반을 설치하여 각 부분의 제어가 가능하도록 함으로서 작동의 편리함을 달성할 수 있다.
- 보유기관
- 인하대학교
- 등록일
- 2007-01-03
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일반기술
화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
본 기술은 스타이렌 전환을 위한 에틸벤젠의 탈수소화 반응촉매, 그 제조방법 및 이를 이용한 스타이렌 모노머의 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 기술은 지르코늄 및 티타늄 복합 산화물, 선택적으로 망간 산화물, 및 선택적으로 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 촉진제를 포함하는 스타이렌 전환을 위한 에틸 벤젠의 탈수소화 반응 촉매, 그 제조방법 및 이를 CO2존재하에서 에틸벤젠과 함께 첨가하고 에틸벤젠을 탈수소화 반응시켜 스타이렌 모노머를 제조하는 방법에 대한 것이다.본 기술은 기존 공정에 비해 30%에너지 절감 의 효과가 나타나며, 촉매의 수명이 증가하며, 증기의 사용을 배제할하고CO2를 반응에 사용할 수 있어 친환경적이며 경제적으로 무해한 공정에 의해 스타이렌 모노머를 고수율 및 고선택도로 수득할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 촉매는 탈수소화 반응 뿐만 아니라, 그 외의 각종 반응, 예컨대 탈수, 수소첨가 황화, 수소첨가 탈황화, 수소첨가 탈질소화, 탈수소 할로겐화, 탈황화, 개질, 수증기 개질, 분해, 수소화 , 이성질체화등 을 촉매화 시키는데 적합할 수가 있다.
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- 인하대학교
- 등록일
- 2007-01-03
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일반기술
화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
* 구성 및 원리본 기술은 안료용 이산화티타늄(TiO2)을 촉매의 담지체로 이용하는 질소산화물 제거용 오산화이바나듐(V2O5)계 촉매의 제조방법으로, 각종 산업시설의 배기가스 중에 포함된 질소산화물(N0x)을 제거하기 위한 기술이다.본 기술의 제조과정에서, 질소산화물 제거에 우수한 활성을 갖는 촉매를 얻으려면 pH 4~6 사이의 전구체 용액을 사용해야하며, 2.0~2.5 범위를 사용하면 보다 효과적이다. 촉매를 제조할 때, 안료용 이산화티타늄, 오산화이바나듐 및 삼산화텅스텐(WO3)의 합산 중량을 기준으로 오산화이바나듐의 중량비는 0.5~3.0%이며, 수치를 1.0~2.0%로 맞추어 암모니아를 환원제로 이용하면 질소산화물 제거가 보다 효과적으로 이뤄진다. * 기술적 배경다양한 산업시설에서 배기가스로 배출되는 유독성 오염물질인 질소산화물 제거방법 가운데 일반적으로 촉매를 이용한 선택적 촉매 환원법을 사용해 왔는데, 금속산화물, 제올라이트 등의 촉매를 이용하였으며, 이 중에서도 오산화이바나듐계 촉매와 제올라이트계 촉매가 매우 우수한 성능을 가진 것으로 판단되어 왔다. 그러나, 이러한 촉매들은 촉매의 담지체로 이용하기에 충분한 물리적, 화학적 특성이 있더라도, 본 기술의 안료용 이산화티타늄에 비하여 가격이 10배 이상이기 때문에 사용하기 어려웠고, 또한 실제 상업용 촉매가격이 대부분 담지체 가격에 크게 영향을 받기 때문에 경제성을 고려하여 선정하여야 하는 데, 어려움이 많았다.* 독창성과 우수성촉매 제조 방법인 담지, 침적법 보다 흡착법으로 제조된 촉매가 담지체 표면에서 활성물질의 분산도가 우수하여 질소산화물제거에 효과적이기 때문에, 본 기술은 흡착법을 이용하여 이산화티타늄 담지체 위에 오산화이바나듐 또는 오산화이바나듐-삼산화텅스텐의 양을 조절함으로서 오산화이바나듐계 촉매를 제조하며, 따라서 질소산화물 제거에 효과적인 촉매를 제조할 수 있다.* 적용제품 및 관련시장발전소, 산업용 보일러, 제철소 소결로 등의 산업시설에서 배기가스와 함께 배출되어 광화학 스모그를 발생시키며, 산성비의 주원인 물질로 알려진 질소 산화물은 고온으로 조업되는 연소설비에서 공기와 연료중의 질소, 산소가 화학적으로 반응하여 생성된다. 따라서, 본 기술의 질소산화물 제거용 촉매의 제조방법은 다양한 산업분야 및 교통시설 등의 배기가스 처리장치에 활용될 수 있는 기술로, 시장성이 있다고 판단된다.* 특징 및 장점본 기술은 기존에 담지체로 사용되던 고가의 이산화티타늄에 비해 경제성이 좋으며 질소산화물 제거반응에 있어서 매우 우수한 활성을 나타내는 안료용 이산화티타늄을 오산화이바나듐계 촉매의 담지체로 사용한 기술이다. 따라서, 안료용 이산화티타늄에 담지된 본 기술의 촉매는 성형과정 없이 분말형태나 적절한 크기의 펠렛형태로 사용될 수 있으며, 분말로부터 슬러리를 제조하여 세라믹 하니콤에 코팅하여 사용할 수 있다. 또한, 본 기술의 촉매를 제조할 때, 조촉매의 역할을 하는 삼산화텅스텐을 첨가함으로서 오산화이바나듐만 사용한 촉매보다 고온에서도 질소산화물 제거율이 향상된 촉매를 제조할 수 있다.
- 보유기관
- 한국전력공사
- 등록일
- 2007-05-18
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
<기술의 개요>본 기술은 기존에 알려진 다공성 분자체 촉매에 비하여 수열안정성이 우수하고 제조 절차가 간편하며, 가혹한 공정 환경하에서도 활성을 장시간 유지할 수 있는 촉매에 대하여 지속적으로 연구한 결과, 인산 화합물 및 불용성 금속염을 사용하여 다공성 분자체 촉매의 기공 외부에 노출된 산점만을 수열적으로 안정한 인산이온 종으로 수식하고 이를 금속이온으로 안정화시킴으로써 고온 다습한 분위기 하에서도 우수한 수열안정성을 나타내는 다공성 분자체 촉매를 얻을 수 있어 완성되었다.본 기술은 접촉분해 반응, 이성화 반응, 알킬화 반응, 에스테르화 반응을 비롯하여 여러 종류의 산화/환원 반응 등의 불균일 촉매 반응에 사용시 고온 다습한 분위기에 놓여 있어도 물리, 화학적 안정성이 유지되는 다공성 분자체 촉매 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.본 기술은 분자체 촉매의 기본 골격구조가 유지되면서 기공표면 만이 선택적으로 수식되어 고온 다습한 분위기에서도 장시간 안정한 구조를 갖는 다공성 분자체 촉매 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.또한 본 기술은 합성절차가 간단하여 대량 생산이 용이하며, 경제성을 제고할 수 있는 다공성 분자체 촉매 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.<기술의 특징 및 장점>본 기술에 따라 제공되는 다공성 분자체 촉매는 공지된 통상의 다공성 고체산 촉매를 대체할 수 있는 경제적인 화합물로서, 특히 고온 다습한 분위기에서 처리하여도 비교적 안정한 구조를 이루며, 촉매 활성을 장시간 유지한다.이처럼, 고온 다습한 분위기에 놓여 있어도 물리, 화학적으로 안정하여 접촉분해 반응, 이성화 반응, 알킬화 반응, 에스테르화 반응을 비롯하여 여러 종류의 산화/환원 반응 등의 불균일 촉매 반응에 사용시 우수한 촉매 활성을 나타낼 것으로 기대된다.아울러, 촉매 제조에 수반되는 반응이 비교적 간단하고 촉매 제조 원료에 소요되는 비용을 낮출 수 있다는 점에서 그 활용이 기대된다.본 기술의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
- 보유기관
- 한국화학연구원
- 등록일
- 2007-12-12
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
발명의 목적 반응의 선택성 및 수율을 향상시키는 새로운 인듐 트리클로라이드 사쿠라이 반응용 촉매 및 인듐 트리클로라이드와 트리메틸실릴클로라이드로 이루어진 새로운 촉매 조성물을 제공하고자 함.발명의 주요 내용 본 기술은 인듐 트리클로라이드와 트리메틸실릴클로라이드로 이루어진 조성물이 사쿠라이 반응에서 촉매로 사용될 수 있음을 아래와 같은 구성으로 보여줌. * 인듐 트리클로라이드와 다른 루이스 산과의 촉매 활성도 - 0.1당량의 인듐 트리클로라이드와 5당량의 트리메틸실릴클로라이드로 이루어진 조성물을 사용했을 때 가장 높은 수율로 화합물을 수득함 * 촉매 조성물의 효율성과 적용범위 - β-위치에 치환체를 가지는 다양한 사슬형 α,β-불포화 케톤들, 고리형 α,β-불포화 케톤은 1,4-부가 생성물을 좋은 수율로 생성됨 β-위치에 두개의 치환체를 가지는 α,β-불포화 케톤은 반응이 없음 * 작용기 선택성 - (디클로로메탄 용매 사용, 인듐 트리클로라이드와 트리메틸실릴클로라이드로 이루어진 조성물의 존재 하)4-(3-옥사부틸)-2-시클로헥센-1-온 + 알릴실란⇒ 알릴기가 고리에 있는 이중결합에만 첨가된 화합물 67% 얻음 * 분자 내 반응 - 분자 내 사쿠라이 반응이 일어나 화합물을 높은 부분 입체 선택성(α:β=1:34)과 수율(89%)로 얻음 발명의 효과 α,β-불포화 케톤으로부터 δ,ε-불포화 케톤을 높은 수율로 합성할 수 있음 발명의 촉매 및 촉매 조성물을 사용한 사쿠라이 반응은 작용기 선택성이 우수함
- 보유기관
- 강원대학교
- 등록일
- 2008-08-29
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
본 발명은 가시광 응답성 나노하이브리드 광촉매 물질 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 박리화 가능한 층상구조의 티탄 산화물과 전이금속 화합물을 하이브리드화하여 가시광 응답성 광촉매 물질을 제조하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 가시광 응답성 광촉매 물질은 화학적으로 매우 안정하고, 비표면적이 현저히 클 뿐만 아니라 가시광 영역에서 뛰어난 광촉매 역할을 할 수 있으므로 환경오염의 주범인 유기물들을 분해하거나 물분해를 통해 수소기체를 제조하는 등 여러 가지 측면에서 매우 유용하다. 대표청구항) 박리화 가능한 티탄 산화물과 전이금속 화합물을 하이브리드화하여 제조하는 것을 특징으로 하는 가시광 응답성 광촉매 물질의 제조방법.
- 보유기관
- 이화여자대학교
- 등록일
- 2008-12-29
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화학공정 > 촉매제조 기술 (C38)
본 발명은 층상 코발트 니켈 망간 산화물(Co1/3Ni1/3Mn1/3O2-) 나노콜로이드(nanocolloid), 이와 전이금속 산화물 나노입자와의 나노혼성체(nanohybrid), 및 이들 각각의 제조방법에 관한 것으로서, 고상이며 층상 구조를 갖는 코발트 니켈 망간 산화물을 강산으로 처리한 후 산처리된 반응물을 테트라알킬 암모늄염과 반응시킴으로써 목적하는 층상 코발트 니켈 망간 산화물 나노콜로이드를 제조하고, 이와 같이 얻어진 층상 코발트 니켈 망간 산화물 나노콜로이드를 전이금속의 염과 수중에서 반응시킴으로써 층상 코발트 니켈 망간 산화물/전이금속 산화물 나노혼성체를 제조하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 제조된 층상 코발트 니켈 망간 산화물 나노콜로이드 및 이와 전이금속 산화물 나노입자와의 나노혼성체는 넓은 비표면적에 기인하여 우수한 성능의 전극 및 촉매 재료로서 유용하게 사용될 수 있다. 대표청구항) (1) 고상이며 층상 구조를 갖는 코발트, 니켈, 망간-함유 금속 산화물을 강산으로 처리하는 단계; 및 (2) 상기 단계 (1)에서 얻어진 산처리된 반응물을 테트라알킬 암모늄염과 반응시켜 산처리된 반응물의 박리화를 수행하는 단계를 포함하는,층상 코발트 니켈 망간 산화물(CO1/3NI1/3MN1/3O2-) 나노콜로이드(NANOCOLLOID)의 제조방법.
- 보유기관
- 이화여자대학교
- 등록일
- 2008-12-29
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