화학공학소재연구정보센터
Applied Chemistry for Engineering, Vol.34, No.6, 619-625, December, 2023
n-dodecane 분해를 위한 Ni-ZSM-5 흡열촉매 제조 최적화 연구
A Study on the Optimization of Ni-ZSM-5 Endothermic Catalyst Preparation for Decomposition of n-Dodecane
초록
본 연구는 극초음속 비행체의 열부하로 인한 문제를 해결하기 위해 촉매의 Si/Al 비 최적화 및 니켈 이온교환을 통해 탄화수소 분해반응(흡열반응)의 성능 증진에 관한 연구를 수행하였다. 4 MPa, 550 °C 조건에서, Si/Al 비 최적화 및 니켈 이온교환으로 제조된 촉매는 열분해 대비 흡열성능이 약 10% 개선되었음을 확인하였다. 활성 변화에 대한 영향 인자를 확인하기 위하여 FT-IR, NH3-TPD 분석을 수행하였으며, HZSM-5 촉매의 Si/Al 비가 산점 발달 및 촉매 활성에 밀접한 상관성이 있음을 관찰하였다. 또한, 니켈이 첨가된 촉매의 탄소 침적 억제 특성을 관찰하기 위해 TGA, O2-TPO 분석을 수행하였다.
In order to solve problems caused by the heat load of hypersonic aircraft, this study examined the optimization of the Si/Al ratio of the catalyst and nickel ion exchange to improve the performance of the hydrocarbon decomposition reaction (endothermic reaction). It was confirmed that the catalysts prepared through Si/Al ratio optimization and nickel ion exchange showed about 10% improvement in heat absorption performance compared to thermal cracking at 4 MPa and 550 °C. FT-IR and NH3-TPD analyses were found to identify factors affecting activity changes, and it was observed that the Si/Al ratio of the HZSM-5 catalyst was closely correlated with acid site development and catalytic activity. In addition, TGA and O2-TPO analyses were conducted to observe the carbon deposition inhibition properties of the nickel-added catalyst.