Abstract
Various catalysts of $Cu_xH_3-{_{2x}}PMo_{12}O_{40}{\cdot}_nH_2O$ with different x-values have been prepared and characterized by thermal analysis, X-ray powder diffraction, infrared spectroscopy, BET surface-area measurement, electron microscopy, and temperature programmed desorption of ammonia. The properties of these catalysts in acrolein oxidation have been investigated in a continuous-flow fixed-bed reactor. The catalysts lost their water of crystallization at about $200^{\circ}C$ and their constitutional water between 300 and $400^{\circ}C$. The Keggin structure of the catalysts was identified by infrared spectroscopy. The decomposition of Keggin anion, $(PMo_{12}O_{40})^{3-}$, was increased with the increase of substituted copper content and identifiable $MoO_3$ and $P_2O_5$ as decomposition products were observed. The conversion of acrolein decreased with the increase of x probably due to the decrease of specific surface area and of total amount of acid sites. But specific reaction rate and selectivity to acrylic acid were maximized at x=1.0, and it showed specific acid site distributions.
$Cu_xH_3-2_xPMo_{12}O_{40}{\cdot}_nH_2O$에서 구리의 치환양 x를 변화시켜 여러 가지의 헤테로폴리산 동염 촉매를 제조하고, 열분석, X-선 회절분석, 적외선 분광분석, 비표면적 측정, 전자현미경 분석, 암모니아의 승온탈착법 등으로 촉매의 특성을 조사하였다. 아크롤레인의 산화반응에 대한 이 촉매계의 반응특성은 고정층 연속반응기에서 조사하였다. 이 촉매들은 $200^{\circ}C$ 근처에서 결정수의 탈리가 일어났고 구리의 치환에 따른 구조수의 탈리는 $300{\sim}400^{\circ}C$ 사이에서 관찰되었다. 이들 촉매는 Keggin 구조를 가짐을 확인할 수 있었고, 구리의 치환양이 증가함에 따라 Keggin 음이온인 $(PMo_{12}O_{40})^{3-}$의 분해 정도가 증가하였으며, 이때 분해 생성물로 소량의 $MoO_3$와 $P_2O_5$가 관찰되었다. x가 증가할수록 아크롤레인의 전화율이 감소하였는데 이것은 비표면적과 전체 산점의 양이 감소하였기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 단위면적당 반응속도와 아크릴산의 선택도는 x=1.0에서 가장 높게 나타났으며 이 촉매는 독특한 산점분포를 나타내었다.
(Dept. of Chem. Eng., Pusan Nat'l Univ.)