함침법에 의한 CF₄ 가수 분해용 ɣ-Al₂O₃ 촉매의 내구성 향상

Abstract

과불화 화합물의 촉매로 사용되는 γ-Al₂O₃ 촉매의 성능 열화를 방지하기 위하여, γ-Al₂O₃ 촉매에 Co, Zr, Co-Zr을 함침 후 50시간 동안 750℃에서 CF₄ 가수 분해 시험을 진행하였다. γ-Al₂O₃의 경우 1.93%/h의 매우 큰 촉매 성능 감소율을 보였고, Co/Al₂O₃, Zr/Al₂O₃, 그리고 Co-Zr/Al₂O₃의 경우 각각 0.68, 1.12, 그리고 0.24%/h의 촉매 성능 감소율을 보여 Co-Zr, Co, Zr 함침 순으로 분해 안정성이 향상됨을 확인하였다. 제작된 샘플의 구조적 열화를 확인하기 위하여 가수 분해 반응 전, 후의 Co<SUP>2+</SUP>와 Al<SUP>3+</SUP>의 격자 내 분포를 확인하였다. Co-Zr/Al₂O₃ 내 Zr의 영향으로 Al<SUP>3+</SUP>[Co<SUP>2+</SUP>Al<SUP>3+</SUP>]O₄ inverse spinel 구조가 더 쉽게 형성됨을 확인하 였으며, 이를 통해 HF에 의한 γ-Al₂O₃ 촉매의 상 전이를 억제하고 촉매의 내구성을 향상시킬 수 있는 방안을 제안하였다.