HWAHAK KONGHAK, Vol.27, No.5, 647-656, October, 1989
CO 수소화반응에서 철담지 모더나이트의 촉매특성 연구
Catalytic Properties of Mordenite-Supported Iron Catalysts for the CO Hydrogenation
초록
철담지 제올라이트 촉매가 Fischer-Tropsch 반응에서 올레핀의 선택도에 영향을 주는 인자를 알아보기 위해 철이 담지된 모더나이트의 제조방법에 따른 촉매특성을 X-선 회절분석, CO 화학흡착, 산소적정, Electron spin resonance(ESR), Mossbaure spectroscopy(MES)등으로 관찰하고, 반응활성 및 선택성과의 관계를 연구하였다.
철담지 모더나이트는 환원된 후 α-Fe2O3, 초상자성 산화물, Fe+2 및 Feo로 구성되어 있으며, Feo는 대부분 α-Fe2O3로 부터 환원되었고 일부가 초상자성 산화물에서 환원되었다. 철담지 모더나이트에서 함침과정 중 부분적으로 이온교환이 가능하였다. NaM에서는 HM에서 보다 철의 분산도가 좋고 강산점이 적어서 올레핀에 대한 선택도가 높게 나타났다. 2.5Fe/NaM에 소량의 백금을 첨가함으로써 모더나이트 외표면에 초상자성 산화물을 보다 많이 생성시킬 수 있었다. 이러한 결과들은 올레핀 선택도가 Fe/HM<Fe/SiO2<Fe/NaM<Pt/Fe/NaM순으로 증가하는 데 큰 영향을 주었다. 비교적 분산도가 좋은 Fe/NaM의 외표면을 실리콘으로 증착시킴으로써 올레핀 선택도를 더욱 증가시킬 수 있었다.
철담지 모더나이트는 환원된 후 α-Fe2O3, 초상자성 산화물, Fe+2 및 Feo로 구성되어 있으며, Feo는 대부분 α-Fe2O3로 부터 환원되었고 일부가 초상자성 산화물에서 환원되었다. 철담지 모더나이트에서 함침과정 중 부분적으로 이온교환이 가능하였다. NaM에서는 HM에서 보다 철의 분산도가 좋고 강산점이 적어서 올레핀에 대한 선택도가 높게 나타났다. 2.5Fe/NaM에 소량의 백금을 첨가함으로써 모더나이트 외표면에 초상자성 산화물을 보다 많이 생성시킬 수 있었다. 이러한 결과들은 올레핀 선택도가 Fe/HM<Fe/SiO2<Fe/NaM<Pt/Fe/NaM순으로 증가하는 데 큰 영향을 주었다. 비교적 분산도가 좋은 Fe/NaM의 외표면을 실리콘으로 증착시킴으로써 올레핀 선택도를 더욱 증가시킬 수 있었다.
Catalytic properties of mordenite-supported iron catalysts prepared by various methods were charac-terized by means of several measurement techniques such as. CO chemisorption, oxygen titration, Mossbauer spectro-scopy(MES) and Electron spin resonance(ESR). Based on the characterization results, catalytic activity and selectivity toward olefin in the CO hydrogenation reaction were explained. Iron-loaded mordenites showed various forms of iron particles upon reduction; α-Fe2O3, superparamagnetic oxide, ion-exchanged Fe+2, and Feo. The reduced iron came mostly from α-Fe2O3, and from superparamagnetic oxide in minor amount. Iron on Na-mordenite showed higher olefin selectivity than that on HM because of higher dispersion of iron particles and less hydrogen-donating acidic site on NaM. Small amount of platinum added to iron enhanced both the production and reduction of superparamagnetic oxide particles. Olefin selectivity in the CO hydrogenation increased in the order of Fe/HM<Fe/SiO2<Fe/NaM<Pt/Fe/NaM. Vapor deposition of silicon on the external surface of Fe/NaM also increased the olefin selcetivity.