Abstract
The global environmental problems have been caused by the release of CFCs. Therefore, methods for safe destruction of recoverd CFCs will be eventually needed. The objective of this study was to develop and test a catalyst operating at a mild condition for the decomposition of CFC-113. In this work, catalytic oxidative decomposition of CFC-113 was carried out over aerosol $TiO_2/SiO_2(ATS)$ catalysts prepared by the sol-gel method. All ATS catalysts(Ti/Si mol ratio=1, 2, 2.33, 4) showed high initial activity. However, the deactivation of ATS catalysts was found that more remarkable due to an attack of fluorine and the destruction of ATS structure(Si-F reaction) from analyses of SEM-EDX, XRD than $TiO_2/SiO_2(ATS)$ catalyst prepared by the precipitation method. ATS catalysts prepared by more acidic prehydrolysis condition were found to have still more activity and longer life-time by increasing of acidity. The activity of ATS catalyst also depend on the content of $TiO_2$. There was reason that the acidity of the ATS catalyst was increased with the increased content of $TiO_2$ from 50 to 80 mol %. Solid superacid catalyst ($ATX/SO_4{^{2-}}$) modified with $H_2SO_4$ solution was prepared for high activity and lower deactivation. The reaction of $ATS/SO_4{^{2-}}$ catalyst also exhibited even higher activity and lower deactivation than the original ATS catalyst. It is suggested that the addition of the sulphate species clearly inhibit the deactivation.
CFCs(chlorofluorocarbons)에 의한 여러 지구 환경문제들이 발생되고 있는 가운데, 사용후 회수된 CFCs에 대하여 보다 안전한 파괴방법이 요구되고 있다. 이런 관점에서 CFC-113의 분해를 위한 보다 좋은 조건을 개발하고자 접촉 산화분해반응하에서 솔-젤법으로 만들어진 에어로젤 $TiO_2-SiO_2(ATS)$ 촉매에 대하여 본 연구를 행하였다. 솔-젤법으로 만들어진 ATS 촉매가 초기 활성에서 우수하였지만 반응시간이 경과함에 따라 침전법에 의해 제조된 촉매보다 급격한 활성저하를 나타내었다. 이런 비활성화의 원인은 SEM-EDX와 XRD의 분석으로부터 생성가스 $F_2$에 의한 촉매표면의 Si 원자에 대한 결합, 유출에 기인된 것으로 판단되었다. 그리고 ATS 촉매제조과정에서 prehydrolysis 방법으로 처리된 촉매가 촉매 표면의 산성도가 증가됨에 따라 촉매활성이 지속적으로 유지되고 촉매 피독에 의한 비활성화가 느리게 진행되는 것이 관찰되었다. 또한 ATS 촉매 반응에 있어서 Ti의 mol 비가 80%까지 증가함에 따라서도 산성도가 증가되어 본 반응에서 활성 유지와 비활성화 진행속도가 느리게 됨을 발견할 수 있었다. 한편, ATS 촉매에 대해 황산이온처리된 $ATS/SO_4{^{2-}}$ 촉매가 촉매의 활성유지와 비활성화 방지에 있어서 우수한 성질을 나타내었다. 그러므로 본 반응에 있어서 촉매 표면에 대한 황산이온의 처리가 촉매의 비활성화 방지에 기여할 수 있음을 알 수 있었다.
