고급알코올 생산성 향상을 위한 리튬 첨가 Cu-Zn-Al 촉매에서 γ-Al2O3 나노선의 영향

Abstract

CO 수소화를 통한 고급 알코올 합성은 연료, 대체연료 및 화학 원료의 매개체로서 가장 효과적인 합성 중 하나이다. 합성가스(syngas)를 고급알코올로 합성하는 CO 수소화 반응의 가장 큰 문제점은 촉매 활성이 낮고 안정성이 나쁘다는 것이다. Cu-based 촉매는 알칼리 증진으로 손쉽게 고급알코올을 합성하는 촉매를 만들어 낼 수 있지만 고급알코올의 선택도가 낮고 소결에 의해 쉽게 비활성화 된다. CO 수소화를 통한 고급알코올 합성용 촉매의 촉매 활성과 안정성을 높이기 위해 넓은 표면적과 높은 열적 안정성을 가진 γ-알루미나 나노선을 지지체로서 첨가하며 그 양을 조절하였고, Al3+를 개질된 Cu-Zn 촉매에 첨가량을 조절하며 Lithium을 도핑하였다. 나노선을 포함한 개질 된 Cu-Zn-Al 촉매는 나노선 및 Al3+가없는 CuZn 촉매에 비해 고급 알코올의 선택도 및 CO 전환율을 각각 1.8 및 2.7배 더 높았다. 열 적 및 화학적으로 안정한 γ-알루미나 나노선 지지체와 Al3+의 개질된 촉매에 도입은 개질된 촉매에서 CuO의 결정 크기가 감소하여 촉매활성이 향상되고, 비정질 CuAl2O4의 형성으로 인해 장기 안정성이 높아진다.; Higher alcohol synthesis via CO hydrogenation is one of the most effective syntheses for the production of fuels, fuel alternatives, and intermediates for chemical feedstocks. To achieve high catalytic activities and long-term stability to produce higher alcohols, the catalytic activities were tuned by controlling the loading amounts of γ-alumina nanorods, which acted as a support with a large surface area and high thermal stability, and by controlling the amounts of Al3+ added to modified Cu-Zn catalysts promoted with Li. The selectivity and CO conversion to higher alcohols with the modified Cu-Zn-Al catalysts containing nanorods were 1.8 and 2.7 times higher than those with a Cu-Zn catalyst without nanorods and Al3+, respectively. The introduction of the thermally and chemically stable γ-Al2O3 nanorod support and of Al3+ to the modified catalysts enhances the catalytic activities due to a reduction in the crystalline size of CuO and long-term stability due to the formation of amorphous CuAl2O4 in the modified catalyst.