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차세대 바이오디젤 생산을 위한 HDO 반응용 Ce-ZrO<sub>2</sub>에담지된 Ni 촉매 합성
정대운(Jeong, Dae-Woon),엄익환(Eum, Ic-Hwan),김기선(Kim, Ki-Sun),고창현(Ko, Chang-Hyun),노현석(Roh, Hyun-Seog) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
1세대 바이오디젤인 fatty acid methyl ester(FAME)의 문제점을 극복하기 위하여 많은 연구가 진행 중 이다. 소위 차세대 바이오디젤은 triglyceride의 산소 화합물을 제거하여 정유 공정을 통해 생산된 디젤과 동일한 특성을 지닌 탄화수소로 전환시킨 오일이다. 이를 위하여 수소를 첨가하여 산소를 제거 시키는 Hydrodeoxygenation(HDO) 반응이 필요하다. 고온(300-400?C), 고압(50-100 bar)의 혹독한 조건에서 높은 수율과 안정성을 보이는 촉매 개발이 필요하다. 이를 위하여 반응물중의 산소를 효과적으로 제거하기 위하여 산소 전달능이 뛰어난 CeO₂ 담체에 열안정성을 높이는 ZrO₂를 조합한 Ce-ZrO₂ 담체를 선정하였으며 수소첨가 탈산소 반응에 활성을 나타낼 것으로 예상되는 니켈을 활성성분으로 선정하였다. 본 연구에서는 15%Ni-Ce_{(1-x)}Zr_{(x)}O₂ (0{leq}x{leq}1)촉매를 공침법(co-precipitation)으로 제조하였으며 500?C에서 소성하였다. 촉매 특성분석은 XRD, BET, H2-TPR을 이용하였다.
소성온도에 따른 Ni/MgO-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 촉매의 탈산소 반응 활성
엄익환(Eum, Ic-Hwan),정대운(Jeong, Dae-Woon),김기선(Kim, Ki-Sun),노현석(Roh, Hyun-Seog),이보은(Yi, Bo Eun),나정걸(Na, Jeong-Geol),고창현(Ko, Chang Hyun) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
현재 바이오디젤(Bio diesel)은 유지와 메탄올을 염기촉매를 넣고 전이에스테르화(Trans-esterification)반응하여 생산한다. 생산된 1세대 바이오 디젤은 분자 내 산소가 다량 함유되어 여러 가지 단점을 가지기 때문에 전이에스테르화 반응을 대체한 탈산소(Deoxygenation)반응이 주목 받고 있다. 본 연구에서는 유리지방산(Free fatty acid, FFA)인 올레익 산(Oleic acid)의 탈산소반응을 수행하였다. 하이드로탈사이트(Hydrotalcites) 구조인 MgO-Al₂O₃(MgO=70 wt%)를 6시간 동안 500?C에서 예비소성(Pre-calcination)하여 담체로 사용하였다. 제조된 MgO-Al₂O₃ 담체에 함침법(Incipient wetness method)으로 20 wt% Ni을 담지 시켰다. 제조된 Ni/MgO-Al₂O₃촉매는 소성온도를 변화시켜 반응 실험을 수행하였다. TPR 분석을 통해 산화-환원특성을 분석하였고 생성물의 원소분석을 통해 생성물의 산소함량을 측정하였다.