메조포어 분자체 담지 몰리브데늄 촉매의 티오핀 수첨탈황 반응특성에 관한 연구

Abstract

post-salt treatment를 거친 메조포어 분자체에 몰리브데늄 금속을 담지하여 탈황촉매를 제조하였다. 담지 과정과 탈황반응을 거친 후에도 각 담체 고유의 XRD pattern과 우수한 물리적 성질을 유지하고 있었다. 이는 post-salt treatment를 통해 메조포어 분자체의 수열안정성과 기계적 강도가 크게 향상되어 촉매의 구조 붕괴가 거의 일어나지 않았음을 의미한다. MCM-48과 KIT-1에 몰리브데늄을 담지한 촉매의 경우가 MCM-41에 몰리브데늄을 담지한 촉매보다 티오핀 탈황반응에서 높은 안정성을 보였다. MCM-41을 담체로 사용한 촉매상에서 반응 개시 후 5시간부터 나타나는 급격한 비활성화 현상은 MCM-41 담체의 일차원적 세공구조가 탄소침적에 의해 막혀 반응물의 유입 및 확산이 어려워졌기 때문이며 MCM-48, KIT-1 담체에서는 탄소침적에 의해 세공이 막히더라도 담체의 삼차원적 세공구조로 인하여 지속적인 반응물의 유입 및 확산이 용이해져 반응개시 후 8시간까지 높은 탈황 활성이 유지되었다. 세가지 담체 (MCM-41, MCM-48, KIT-1)에 알루미늄을 첨가하여 촉매를 제조한 후에 티오핀 탈황반응의 촉매활성을 측정하였다. 모든 촉매상에서 증가된 산도(acidity)에 의해 탈황활성이 증가했으나 Al-MCM-41을 담체로 사용한 경우는 반응시작과 동시에 활성저하가 관찰되었다. Al-MCM-48과 Al-KIT-1을 담체로 사용한 경우, 반응개시 후 5시간까지 담체의 삼차원적 세공구조로 인하여 높은 탈황활성을 유지하고 있었으나 시간이 지남에 따라 Mo(10)/Al-KIT-1(5) 촉매에서도 서서히 활성이 저하되는 현상을 관찰할 수 있었으며 이는 KIT-1 담체의 경우 MCM-48 담체와 달리 short-range 메조포어를 가지고 있어 탄소침적에 영향을 받았기 때문이라 사료된다. Mo(10)/Al-MCM-48 촉매의 경우는 5, 20의 Si/Al 몰비에서 모두 높고 안정적인 탈황활성을 보였다.