요약
스웨덴의 광물학자 크론스테트가 발견한 천연 스틸바이트는 다양한 우수한 특성으로 제올라이트 제조의 주요 원료로 활용되며, 이러한 제올라이트는 포도당 변환 반응에서 중요한 역할을 합니다. 본 발명은 이 제올라이트를 기반으로 한 포도당 전환 반응용 BEA 제올라이트 촉매의 제조 방법과 그에 따른 촉매에 관한 것입니다. 메탈로실리케이트와 메탈로알루미노실리케이트는 특별한 촉매 활성과 안정성을 보여주는 제올라이트 구조에서 중요한 역할을 하기 때문에 다양한 산업에서 활용됩니다. 특히, 코발트, 니켈, 아연실리케이트 BEA 제올라이트 촉매의 제조 방법이 중요하게 여겨집니다.
기본 정보
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특허명: 포도당 전환 반응용 BEA 제올라이트 촉매의 제조방법 및 이에 따라 제조된 촉매
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대표 발명자: 박민범 교수
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출원번호: 10-2023-0093302
발명의 배경 및 필요성
기술의 배경
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스웨덴의 광물학자 크론스테트가 발견한 천연 스틸바이트는 넓은 표면적, 다공성, 우수한 수열 안정성 등의 특성을 가짐
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스틸바이트의 이런 특성 덕분에 불균일 촉매, 고체 흡착제, 촉매 지지체 등에 사용되는 제올라이트의 원료로 활용됨
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제올라이트는 포도당의 캐스케이드 변환 반응에서 중요한 역할을 수행함
기술의 필요성
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본 발명은 제올라이트를 활용한 포도당 전환 반응용 BEA 제올라이트 촉매의 제조 방법과 그에 따라 제조된 촉매에 관한 것임
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보로실리케이트 MWW 제올라이트의 단일단계 구조전환을 통해 코발트, 니켈, 아연실리케이트 BEA 제올라이트 촉매를 제조하는 방법에 대해 설명함
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제올라이트 구조에 존재하는 메탈헤테로원자가 뛰어난 안정성과 촉매 활성을 보여주며, 생성물 형태 선택성을 나타내기 때문에 다양한 산업 분야에서 우수한 촉매로 추천되는 메탈로실리케이트와 메탈로알루미노실리케이트가 있음
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따라서, 이러한 촉매를 효과적으로 제조하는 방법이 필요함
실험 및 구현
제올라이트 합성 방법
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제올라이트 구조의 사면체 위치에 다른 원자를 치환하여 다양한 제올라이트 생성
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Co, Ni 및 Zn을 함유한 메탈로실리케이트 합성 방법 제안
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제올라이트의 구조 변환과 금속 치환은 동시에 일어나지만, 별도의 동역학적 과정을 거침
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실라놀기(Si-OH)의 존재 확인
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Ni-BEA, Co-BEA, Zn-BEA의 순으로 구조적 변형 속도가 빠름
제올라이트 촉매의 응용
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제올라이트는 산화 반응에 효율적인 촉매로 활용될 수 있음
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금속 치환은 Co의 치환율이 다른 두 금속의 치환율보다 느린 동역학 과정을 보임
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BEA 제올라이트 촉매 제조방법 제시
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제조된 BEA 제올라이트 촉매는 포도당 전환 반응용 촉매로 사용될 수 있음
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제올라이트의 합성과 촉매 전환반응에 대한 중요한 정보 제공
발명의 활용 방안
제품 및 서비스 적용
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본 발명인 BEA 제올라이트 촉매는 포도당 전환 반응용 촉매로 활용 가능함
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Zn-BEA, Co-BEA, Ni-BEA 제올라이트 촉매 중에서 Zn-BEA 제올라이트 촉매는 5-HMF 전환 수율이 높아, 효율적인 제품 제조 가능함
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5-HMF는 폴리에틸렌테레프탈레이트 대체 원료로 사용될 수 있어, 다양한 산업 분야에 활용 가능함
산업 및 사회 문제 해결
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BEA 제올라이트 촉매는 전이금속의 분자량이 작을수록 BET 표면적이 증가하는 특징을 가지므로, 촉매의 효율성 향상에 기여함
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루이스 산성도는 Zn-BEA, Co-BEA, Ni-BEA의 순서로 증가하여, 산성도 조절에 따른 다양한 산업 분야에 적용 가능함
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각 금속 전구체 용액으로 보로실리케이트 MWW의 단일 단계 수열 제올라이트간 구조 전환법을 통해 코발트, 니켈 및 아연실리케이트 BEA 제올라이트의 합성을 체계적으로 조사하여, 산업 분야에서의 효율적인 촉매 제조 방법 제공함
시장 동향
제올라이트 촉매 시장 동향
산업용 촉매 시장 동향
대표도면
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