Decomposition of Methanol-Water on $M^{II}$/ Cu / ZnO system

$M^{II}$/ Cu / ZnO 계에서의 메탄올-물의 반응

  • Young-Sook Lee (Department of Chemistry, Chonnam National University) ;
  • Chong-Soo Han (Department of Chemistry, Chonnam National University) ;
  • Min-Soo Cho (Department of Chemistry, Chonnam National University) ;
  • Kae-Soo Rhee (Department of Chemistry, Chonnam National University)
  • 이영숙 (전남대학교 자연과학대학 화학과) ;
  • 한종수 (전남대학교 자연과학대학 화학과) ;
  • 조민수 (전남대학교 자연과학대학 화학과) ;
  • 이계수 (전남대학교 자연과학대학 화학과)
  • Published : 1988.02.20

Abstract

The reaction of methanol-water mixture to $CO_2$ and $H_2$ on alkaline earth metal-copper-zinc oxide has been studied in the temperature range of 150 ${\sim}\;300^{\circ}C$. Generally the addition of the alkaline earth metal to Cu/ZnO resulted in an enhancement of selectivity for $CO_2$ formation and a reduction of catalytic activity. Measurable activities were found from 150$^{\circ}C$, 200$^{\circ}C$, and 250$^{\circ}C$ on Mg/Cu/ZnO, Ca/Cu/ZnO, and Ba/Cu/ZnO respectively. However, the highest selectivity for $CO_2$ formation was observed in Ba/Cu/ZnO catalyst at 250$^{\circ}C$. The effect of alkaline earth metal or ZnO on the reactivity was investigated using temperature programmed desorption of $CO_2$ or temperature programmed reduction with $H_2$ over catalysts respectively. It was found that $CO_2$ interacts more strongly in the sequence of MgO < CaO < BaO and ZnO decereases the reduction temperature of CuO. From the results, it was suggested that ZnO activates $H_2$ in the redox process of Cu component and alkaline earth metals adsorbs $CO_2$ in the catalytic process.

알카리토류 금속-구리-산화아연계 촉매위에서 메탄올-물혼합물이 이산화탄소와 수소로가는 반응을 150$^{\circ}C$${\sim}\;300^{\circ}C$의 온도범위에서 연구하였다. 일반적으로 구리-아연계 촉매에 알카리토류 금속이 첨가되면 촉매의 활성도는 감소하고 이산화탄소 생성에 대한 선택성은 증가했다. 마그네슘-구리-산화아연 촉매에서는 200$^{\circ}C$부터, 바륨-구리-산화아연계 촉매에서는 250$^{\circ}C$부터 촉매활동을 관찰할 수 있었다. 그리고 250$^{\circ}C$에서 이산화탄소 형성에 대해 가장 높은 선택성을 나타낸 촉매는 바륨-구리-산화아연계 촉매이다. 알카리토류 금속과 산화아연이 반응성에 미치는 효과를 조사하기 위해 이들 촉매에 대해 각각 이산화탄소-승온탈착 실험과 수소-승온환원 실험을 실시하였다. 산화마크네슘, 산화칼슘, 산화바륨의 순서로 이산화탄소와의 상호작용이 증가하였으며, 산화아연은 산화구리의 환원온도를 감소시키는 작용을 했다. 이들 결과들로부터 산화아연은 구리의 산화환원과정에서 수소를 활성화시키는 역할을 하며, 알카리토류 금속은 이산화탄소를 흡착한다고 할 수 있겠다.

Keywords

References

  1. J. Catal. v.56 R. G. Herman;K. Klier;G. W. Simmon;B. P. Finn;J. B. Bulko
  2. J. Catal. v.52 K. Shimomura;K. Ogawa;M. Oba;Y. Kotera
  3. J. Catal. v.94 J. F. Edwards;G. L. Schrader
  4. J. Chem. Phys. v.85 G. Sankar;S. Vasudevan;C. N. R. Rao
  5. J. Phys. Chem. v.89 R. C. Baetzold
  6. J. Catal. v.80 J. B. Friedrich;M. S. Wain wright;D. J. Young
  7. J. Catal. v.88 J. R. Monnier;G. Apai;M. J. Hanrahan
  8. J. Catal. v.92 J. R. Monnier;M. J. Hanrahan;G. Apai
  9. J. Catal. v.101 D. L. Roberts;G. L. Griffin
  10. J. Catal. v.87 K. M. Tawarch;R. S. Hansen
  11. J. Catal. v.4 D. Fuderer-Luetic;I. Sviben
  12. J. Catal. v.85 S. Akhter;W. H. Cheng;K. Lui;H. H. Kung
  13. J. Catal. v.82 W. H. Cheng;S. Akhter;H. H. Kung
  14. J. Catal. v.95 D. L. Roberts;G. L. Griffin
  15. J. Catal. v.26 F. Morelli;M. Giorgini;R. Tartarelli
  16. Surface Sci. v.133 P. H. Mcbreen;W. Erley;H. Ibach
  17. J. Catal. v.6 S. Tsuchiya;T. Shiba
  18. Surface Sci. v.100 F. L. Baudais;A. J. Borschke;J. D. Fedyk;M. J. Dignam
  19. J. Catal. v.90 G. Liu;D. Willcox;M. Garland;H. H. Kung
  20. J. Catal. v.36 W. C. Conner, Jr.;R. J. Kokes
  21. J. Catal. v.73 G. L. Griffin;J. T. Yates, Jr.
  22. Appl. Catal. v.18 T. Tagawa;G. Pleizier;Y. Amenoniya
  23. Appl. Catal. v.14 H. Baussart;R. Delobel;M. Le Bras;D. Le Maguer;J.-M. Leroy
  24. JCPDS-International center for diffraction data Selected Powder Diffraction Data for Metals and Alloys S. M. Weissmann(ed.)
  25. J. Korean Chem. Soc. v.30 H.-G. Lee;C.-S. Han;M.-S. Cho;K.-S. Rhee;H. Chon