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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이창수
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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과산화수소는 반도체 세정, 화학 식각제, 제지 및 섬유용 표백제, 및 화학합성에 필요한 산화, 환원제로 다양한 산업분야에서 그 중요성을 인정 받고 있다. 과산화수소를 합성하는 기존 안트라퀴논 공정은 별도의 분리, 정제공정이 요구되어 환경적, 경제적인 부분에서 많은 문제점이 있다.
산소와 수소 가스로부터 과산화수소의 직접적인 합성반응 (Direct synthesis of hydrogen peroxide: DSHP)은 부산물이 물만 존재하며, 과산화수소를 합성하기 위한 가장 이상이고 직접적인 합성반응으로 친환경적, 경제적인 측면에서 그 중요성이 부각되고 있다. 전세계적으로 많은 연구그룹 및 기업에서 과산화수소의 생산성과 수율을 높이기 위하여, 다양한 금속촉매의 제조, 적절한 촉매 지지체의 사용, 용매, 유속 조절, 산 및 할라이드 첨가제 사용, 반응기 부식 문제, 반응기 디자인 등 다양한 변수에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고 고무적인 성과를 지속적으로 보고 하고 있다. 하지만 경제성이 확보되는 DSHP공정을 산업화 하기 위해서는 5~10%의 수율을 확보하는 촉매 및 공정 시스템이 필요하다.
본 논문에서는 단분산성 팔라듐 나노촉매를 기능성 레진에 고정화 하여 이를 연속반응공정에 이용하여 높은 수율 (8.9 wt%) 및 생산성 (180 g H2O2 g Pd-1 h-1)을 확보 하였다. 산, 할라이드 첨가제의 함량을 최소화 하여 친환경적인 공정을 확보 하였으며, 고분자 링커를 이용하여 지지체와 활성촉매간 효율적인 고정화를 통하여 반응 전, 후 활성촉매의 용출이 없는 촉매 시스템을 개발 하였다. 직접적으로 합성한 과산화수소의 고 수율, 생산성 및 촉매의 장시간 수명 확보를 통한 안정적인 반응조건 확보는 Hydrogen peroxide propylene oxide (HPPO)와 같은 연속공정에 분리 및 정제 공정이 없이 직접적으로 적용 가능할 것으로 기대되며 이는 과산화수소가 이용되는 다양한 산업공정의 전체적인 비용절감 효과를 가져올 것으로 기대된다.
산소와 수소 가스로부터 과산화수소의 직접적인 합성반응 (Direct synthesis of hydrogen peroxide: DSHP)은 부산물이 물만 존재하며, 과산화수소를 합성하기 위한 가장 이상이고 직접적인 합성반응으로 친환경적, 경제적인 측면에서 그 중요성이 부각되고 있다. 전세계적으로 많은 연구그룹 및 기업에서 과산화수소의 생산성과 수율을 높이기 위하여, 다양한 금속촉매의 제조, 적절한 촉매 지지체의 사용, 용매, 유속 조절, 산 및 할라이드 첨가제 사용, 반응기 부식 문제, 반응기 디자인 등 다양한 변수에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고 고무적인 성과를 지속적으로 보고 하고 있다. 하지만 경제성이 확보되는 DSHP공정을 산업화 하기 위해서는 5~10%의 수율을 확보하는 촉매 및 공정 시스템이 필요하다.
본 논문에서는 단분산성 팔라듐 나노촉매를 기능성 레진에 고정화 하여 이를 연속반응공정에 이용하여 높은 수율 (8.9 wt%) 및 생산성 (180 g H2O2 g Pd-1 h-1)을 확보 하였다. 산, 할라이드 첨가제의 함량을 최소화 하여 친환경적인 공정을 확보 하였으며, 고분자 링커를 이용하여 지지체와 활성촉매간 효율적인 고정화를 통하여 반응 전, 후 활성촉매의 용출이 없는 촉매 시스템을 개발 하였다. 직접적으로 합성한 과산화수소의 고 수율, 생산성 및 촉매의 장시간 수명 확보를 통한 안정적인 반응조건 확보는 Hydrogen peroxide propylene oxide (HPPO)와 같은 연속공정에 분리 및 정제 공정이 없이 직접적으로 적용 가능할 것으로 기대되며 이는 과산화수소가 이용되는 다양한 산업공정의 전체적인 비용절감 효과를 가져올 것으로 기대된다.
목차
Ⅰ. Introduction 11. Hydrogen peroxide 12. Demand of H2O2 in various industries 33. Properties of H2O2 54. Conventional method for H2O2 synthesis 85. Direct synthesis of hydrogen peroxide 11Ⅱ. Experimental 171. Materials 202. HRTEM and Cryo-TEM 203. XRD and XPS analyses 204. ICP analysis 215. Synthesis of Pd nanoparticle 216. Ligand exchange 217. Polyelectrolyte (PEL) coating on polystyrene (PS) resin 228. Pd-MAA immobilization onto functionalized PS resin 229. Investigation of catalytic activities for the direct synthesis of H2O2 2310. H2O2 decomposition 23Ⅲ. Results and discussion 251. TEM and XRD analysis of Pd nanoparticles and immobilized Pd 252. Effect of number of PEL layers on Pd immobilization and XPS analysis 313. Examination of catalytic activities for the direct synthesis of H2O2 384. Investigation of decomposition of H2O2 43Ⅳ. Conclusion 48References 49Abstract 53
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