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Ce 첨가에 따른 저온수성가스전이반응용 Cu/Zn 촉매의 활성 연구
변창기(Chang Ki Byun),임효빈(Hyo Bin Im),박지혜(Jihye Park),백정훈(Jeonghun Baek),정정민(Jeongmin Jeong),윤왕래(Wang Ria Yoon),이광복(Kwang Bok Yi) 한국청정기술학회 2015 청정기술 Vol.21 No.3
산화세륨의 첨가가 수성가스전이반응 효율에 미치는 영향을 조사하기 위해서, Cu-ZnO-CeO₂촉매를 공침법을 사용하여 제조하였다. 일련의 Cu-ZnO-CeO₂ 촉매는 Cu 함량(50 wt%)을을 고정시키고 산화세륨(CeO₂ 기준으로, 0, 5, 10, 20, 30, 40 wt%)의 함량을 조절하면서 제조되었고 이를 이용하여 GHSV 95,541 h<SUP>-1</SUP>의 기체 유량범위, 200~400 ℃의 온도범위에서 수성가스전이반응 촉매활성이 측정되었다. 또한, BET, SEM, XRD, H₂-TPR, XPS 분석을 통하여 촉매특성이 분석되었다. CeO₂가 첨가된 촉매는 구리 분산도와 결합에너지 같은 촉매특성의 다양한 변화를 나타내었다. 10wt%의 CeO₂가 최적의 첨가량으로 판단되며 이때 촉매는 가장 낮은 온도에서 환원이 일어났으며 반응에서 가장 높은 촉매 활성을 보였다. 또한 CeO₂가 첨가된 촉매는 CeO₂가 첨가되지 않는 촉매와 비교하여 높은 온도영역에서 활성이 향상되었다. 따라서, 최적 조성의 CeO₂첨가는 높은 구리 분산도, 낮은 결합에너지, 구리 금속의 응집 방지를 유도하여 높은 촉매활성을 유도하였다. In order to investigate the effect of cerium oxide addition, Cu-ZnO-CeO₂ catalysts were prepared using co-precipitation method for water gas shift (WGS) reaction. A series of Cu-ZnO-CeO₂ catalyst with fixed Cu Content (50 wt%, calculated as CuO) and a given ceria content (e.g., 0, 5, 10, 20, 30, 40 wt%, calculated as CeO₂) were tested for catalytic activity at a GHSV of 95,541 h<SUP>-1</SUP>, and a temperature range of 200 to 400 ℃. Cu-ZnO-CeO₂ catalysts were characterized by using BET, SEM, XRD, H₂-TPR, and XPS analysis. Varying composition of Cu-ZnO-CeO₂ catlysts led the difference characteristics such as Cu dispersion, and binding energy. The optimum 10 wt% doping of cerium facilitated catalyst reduction at lower temperature and improved the catalyst performance greatly in terms of CO conversion. Cerium oxide added catalyst showed enhanced activities at higher temperature when it compared with the catalyst without cerium oxide. Consequently, ceria addition of optimal composition leads to enhanced catalytic activity which is attributed to enhanced Cu dispersion, lower binding energy, and hindered Cu metal agglomeration.