개미산 분해를 통한 CO 생산용 WOx/ZrO2 촉매반응 연구

Abstract

이산화탄소 전환, 바이오매스 전환 등의 연구분야에서 개미산을 대량 생산할 수 있어, 이를 친환경적이고 경제적인 방법으로 고부가화하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 개미산 분해를 통해 고순도 일산화탄소(CO)를 생산하는 불균질계 촉매 및 촉매반응시스템을 개발하는데 중점을 두었는데, 고순도 일산화탄소는 석유화학산업에서 많이 이용되고 있다. 특히, 개미산 분해 반응에 일반적으로 사용하는 황산과 질산 등으로 인한 문제점을 불균질계 촉매를 사용함으로써 극복할 수 있어 본 연구는 산업적으로 매우 가치가 있다. CO 생산을 위한 개미산 분해 반응을 위해 열적 안정성과 활성이 우수한 WOX/ZrO2를 촉매로 선정하였다. 실험실 규모의 촉매반응시스템으로부터 개미산 전환율 100%를 달성할 수 있는 공정조건에 대한 정보를 조사하였고, 이후 실증용 반응시스템을 설계 및 구축하여 압력 강하, 열전달, 촉매 손실과 같은 한계를 극복하는 효율적인 반응기를 제작하였다. 이후 반응기 제작에 사용하였던 촉매를 재차 검증하였다. 환류 시간을 달리하여 제조한 WOX/ZrO2 촉매에 대해 BET, XRD, 피리딘 흡착 IR 분석 등을 수행한 결과, 환류 과정을 72시간 진행한 촉매가 가장 타당하다고 판단되었다. 최종적으로 실증용 반응시스템에 사용한 촉매의 선정이 적절한 것으로 평가되어, 향후 개미산 분해를 통한 CO 생산 연구에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.