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Mesoporous Material을 이용한 High Surface Area SnO2 합성
고창현,서정욱,한상섭,조순행,김종남 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.2
SnO2는 n-type 반도체 산화물로서 유기물의 부분산화반응 촉매, 가스 센서, Li-이차전지의 전극, ITO와 같은 전도성 투명 전극의 재료로 다양하게 응용되고 있다. 최근에는 SnO2 표면적을 넓혀서 활성, 특성을 더욱 향상시키려는 노력이 많이 진행되고 있다. 본 발표에서는 MCM-48, MCM-41, SBA-15 등과 같이 비표면적이 800 m2/g 이상으로 넓고 2 ~ 10 nm의 규칙적인 기공이 직선형, 3차원 구조 등으로 다양하게 형성된 mesoporous silica 물질을 틀로 사용하여서 비표면적이 큰 SnO2을 합성하고자 하였다. SnO2의 전구체인 SnCl4는 H2O, C2H5OH, CH2Cl2 등과 같은 다양한 용매를 이용해서 mesoporous silica의 기공 내부에 함침시켰다. 함침된 SnCl4는 승화를 최소화 하는 조건에서 공기 중에서 소성처리하여서 SnO2로 형성시켰다. XRD측정을 통해서 확인한 결과 MCM-41과 같이 기공 크기가 3 nm 가량인 경우 소성된 SnO2는 기공 크기 이상으로 성장하지 못하였으나 SBA-15과 같이 기공 크기가 10 nm일 경우 SnO2 입자도 10 nm까지 성장하여서 cassiterite 구조를 형성하는 것을 확인하였다. 틀로 사용한 silica 물질은 NaOH 등으로 선택적으로 제거하여서 순수한 SnO2로 이루어진 high surface area 물질을 얻을 수 있었다.
고창현,박정근,한상섭,조순행,김종남 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.1
최근 환경 규제가 강화됨에 따라 가솔린, 경유 등의 수송용 연료에서 황 농도를 낮추기 위해서 많은 연구가 진행되고 있다. 기존의 수소첨가 탈황 기술 (HDS)로 앞으로 강화될 환경규제치 (휘발유 30 ppm 이하, 경유 15 ppm 이하)를 달성하기 위해서는 반응기 size 증가, 온도 증가, 수소 소비, 수송용 연료의 옥탄가 감소 등으로 비용이 많이 들므로 선택성 흡착제를 이용한 상온 탈황 공정이 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 금속이온(Ag+, Cu+ 등)이 교환된 NaY zeolite에 대해서 황화합물들의 선택적 흡착특성을 조사하였다. 황화합물의 흡착특성은 흡착제 제조를 위한 열처리 조건, 수분 함량 등에 크게 의존하였다. 이외에도 Alumina, Mesoporous Silica등과 같은 금속 이온을 담지한 기질의 특성이 황화합물의 선택적 흡착에 미치는 영향도 분석하였다.
Ni2+ exchanged Y zeolite의 선택적 황화합물 흡착
고창현,( V M Bhandari ),박정근,한상섭,조순행,김종남 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.2
자동차 등에서 배출되는 배기가스에 의한 대기 오염이 심각해지면서 이에 대한 환경 규제는 점점 더 강화되는 추세이다. 따라서 수송용 연료인 가솔린, 디젤에서 황 농도를 낮추는 일은 대기오염 개선을 위해서 매우 중요한 일이다. 기존의 수소첨가 탈황 기술 (HDS)은 연료 중에 들어있는 mercaptane, thiophene 등의 황화합물을 효과적으로 제거하였으나 steric hinderance가큰 4,6-dimethyldibenzothiophene (4,6-DMDBT)과 같은 refractory sulfur compound들은 제거하기가 매우 힘들었다. 현재 연료 내에 포함된 황화합물의 40% 이상을 4,6-DMDBT가 차지하고 있다. 연료내 황 농도 규제가 강화되어서 현재의 300 ppm 수준에서 30 ppm 이하로 낮아질 경우 기존의 HDS 공정은 많은 어려움을 겪게 될 것이다. 이를 극복할 새로운 대안으로 선택성 흡착제를 이용한 상온 탈황 공정이 많은 주목을 받고 있다. 본 발표에서는 이러한 선택성 흡착제를 이용한 상온 탈황 의 가능성을 확인하기 위해서 Ni2+가 이온교환된 Y zeolite (Ni/Y)를 흡착제로 이용해서 Bezothiophene (BT), Dibenzothiophene (DBT), 4,6-dimethyl dibenzothiophene (4,6-DMDBT)으로 이루어진 300 ppm의 model diesel에 대해서 황화합물 흡착 특성을 확인하였다. Ni/Y에 대해서는 각 황화합물들의 흡착강도는 4,6-DMDBT > DBT> BT 순서였으며 흡착량은 황무게 기준으로 30 mg S/ads. g 이었다.