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.
