Sr 첨가가 Ni 용출 촉매의 건식 메탄 개질 반응 활성 및 탄소 침적에 미치는 영향

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The effects of Sr addition over Ni-exsolved catalysts were explored for dry reforming of methane (DRM). Ni-exsolved catalysts (NiEXS) and conventional Ni-impregnated catalysts (NiIMP) were prepared using a spray-pyrolysis-assisted evaporation-induced self-assembly (EISA) method to produce a solid solution and mesoporous structures. In the DRM tests, strontium showed crucial effects for improving the resistance of carbon formation and the stability of the catalyst. Particularly, NiEXS/Sr–Al demonstrated a Ni0 particle size growth of 0.8% and a coking rate of 0.012 gc·gcat–1·h–1, which was remarkably lower than those of the other catalysts (NiIMP/Al, NiIMP/Sr–Al, and NiEXS/Al). This study primarily investigated the catalytic properties and strong metal–support interaction, which depended on the preparation procedure, for verifying the origin of the most stable NiEXS/Sr–Al. In particular, the roles of promotional Sr in enhancing the CO2 adsorption/desorption ability of the catalyst at different temperatures as well as the amount of oxygen species was elucidated in detail.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 9
• 1. 연구 배경 9
• 2. 연구 목적 13
• Ⅱ. 이론적 배경 15
• 1. DRM 촉매의 문제점 15
• 가. 소결 15
• 나. 탄소 침적 16
• 2. 촉매의 설계 19
• 가. 촉매의 구성 20
• 1) 활성 금속 20
• 2) 지지체 21
• 3) 증진제 22
• 나. 촉매 합성법 23
• 1) 함침법 23
• 2) 분무 열분해 합성법 25
• 3) 증발 유도 자가 조립 합성법 26
• 4) 용출 현상 27
• Ⅲ. 실험 28
• 1. 지지체 및 촉매 준비 28
• 가. 전구체 용액 합성 28
• 나. 분무 열분해 보조 EISA 합성법 29
• 다. 활성 금속 로딩 29
• 2. 촉매 특성 분석 30
• 가. 열처리 조건 30
• 나. 물리 화학적 특성 분석 30
• 3. 촉매 반응 평가 34
• 가. 촉매 및 반응 실험 준비 34
• 나. 반응 실험 조건 34
• Ⅳ. 결과 36
• 1. 반응 전 촉매 특성 분석 36
• 가. 구조적 특성 36
• 나. Ni 종의 산화-환원 특성 49
• 2. DRM 반응 평가 52
• 가. 온도 변화에 따른 DRM 반응 52
• 나. 탄소 침적 테스트 56
• 3. 반응 후 촉매 특성 분석 59
• 가. 탄소 침적 및 형상 59
• 나. 반응 전 후 Ni 입자 크기 변화 60
• 4. 탄소 침적 관련 특성 62
• 가. 염기도 특성 62
• 나. 산소 종 원소 분석 66
• Ⅴ. 결론 70
• * 참고문헌 71
• ABSTRACT 78