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(부산대학교, 부산대학교 대학원)

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제정호
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탄소는 높은 비표면적과 화학적 안정성으로 촉매 지지체, 전지, 흡착제 등 다양한
분야에 사용되고 있다. 탄소 지지체로는 활성탄, 카본 블랙, 그래핀 등이 주로 사용되
는데 카본 블랙은 다공성 구조로 이루어져 있어 비표면적이 매우 높고 우수한 전기전
도도를 지니고 있어 이를 촉매 지지체로 사용하고자 하는 연구들이 활발히 진행되고
있다. 카본 블랙은 제조 과정으로부터 발생하는 불순물 제거를 위한 전처리 과정이 필
수적이다. 전처리 과정은 탄소의 표면 불순물 제거뿐만 아니라 작용기를 부여해 지지
체와 금속 입자 간의 결합력을 높여주고 금속 입자의 성장을 제어해 안정화시키는 역
할을 한다. 본 연구에서는 유기산을 사용한 탄소의 전처리를 진행하였고 이를 지지체
로 사용해 5 wt% Pd/C 촉매를 제조하였다. 제조된 촉매는 페놀 수소화 반응에 적용하
여 촉매 활성을 평가하였으며 반응 온도, 수소 압력, 반응 시간을 달리하여 반응 조건
최적화를 진행하였다. 먼저 지지체 전처리에 대표적으로 사용되는 질산과 수산화칼륨
을 사용해 탄소 전처리를 진행하였으며 유기산으로는 타타르산, 아세트산. 프로피온산,
글루콘산, 뷰티르산을 사용하였다. 질산으로 처리된 촉매는 68.89%의 페놀 전환율과
93.45%의 사이클로헥사논에 대한 선택도로 수산화칼륨으로 처리된 촉매와 비교하여
우수한 활성을 나타내었다. 유기산 중에서는 글루콘산으로 전처리를 진행하였을 때
89.67%의 페놀 전환율과 92.48%의 사이클로헥사논에 대한 선택도로 질산 처리된 촉매
와 비교하여서도 활성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이는 탄소 지지체의 유
기산 처리가 무기산 처리의 단점을 개선하는 것뿐만 아니라 더 우수한 촉매 성능까지
나타낼 수 있음을 의미한다.
#귀금속 촉매 #Pd/C 촉매 #탄소 전처리

목차

  1. 목 차 i
    표 목차 (LIST OF TABLES) iii
    그림 목차 (LIST OF FIGURES) iv
    ABSTRACT (KOREAN) vi
    1. 서론 1
    1.1. 탄소 기반 고분산 귀금속 촉매 1
    1.2. 탄소 지지체 전처리 2
    1.3. 페놀 수소화 반응 및 연구 목적 3
    2. 실험 6
    2.1. 시약 6
    2.2. 탄소 지지체 전처리 및 Pd/C 촉매 제조 7
    2.3. Pd/C 촉매의 특성 분석 10
    2.4. 페놀 수소화 반응 11
    3. 결과 및 고찰 13
    3.1. 질산 및 수산화칼륨을 이용한 탄소 전처리에 따른 영향 13
    3.1.1. 질산 및 수산화칼륨으로 처리된 탄소의 특성 분석 13
    3.1.2. 질산 및 수산화칼륨으로 처리된 Pd/C 촉매의 특성 분석 22
    3.1.3. 페놀 수소화 반응을 통한 촉매 활성 평가 29
    3.2. 유기산을 이용한 탄소 전처리에 따른 영향 31
    3.2.1. 유기산으로 처리된 탄소의 특성 분석 31
    3.2.2. 유기산으로 처리된 Pd/C 촉매의 특성 분석 39
    3.2.3. 유기산으로 처리된 Pd/C 촉매의 활성 46
    3.3. 페놀 수소화 반응 조건 최적화 49
    3.3.1. 반응 온도의 영향 49
    3.3.2. 수소 압력의 영향 51
    3.3.3. 반응 시간의 영향 53
    4. 결론 55
    5. 참고문헌 56
    6. ABSTRACT (ENGLISH) 63

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