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A study on synthesis of ultrafine perovskite-type oxide catalyst LaCoO_{3} via mesoporous silica templating = 메조포러스 실리카를 주형으로 이용한 페롭스카이트형 산화물 촉매 LaCoO_{3}의 미세입자 합성에 관한 연구
서명 / 저자 A study on synthesis of ultrafine perovskite-type oxide catalyst LaCoO_{3} via mesoporous silica templating = 메조포러스 실리카를 주형으로 이용한 페롭스카이트형 산화물 촉매 LaCoO_{3}의 미세입자 합성에 관한 연구 / Myung-Ji Suh.
저자명 Suh, Myung-Ji ; 서명지
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2007].
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초록정보

Perovskite-type oxide LaCoO_{3} as a substitute of noble metal catalysts has high potential for their use in various oxidations. There are some classical methods commonly used for the synthesis of perovskite-type oxide such as solid-state method and co-precipitation method, etc. These methods require high calcination temperature (>900℃) for forming perovskite structure and hence yield perovskite-type oxides with low surface area (<2 m^{2}/g) due to sintering. A new synthesis route combining the citrate sol-gel method and the mesoporous silicas (MCM-41 and MCM-48) as templates was investigated to produce ultrafine LaCoO_{3}. Ultrafine LaCoO3 obtained by the new synthesis method was characterized with XRD, N2-adsorption/desorption, and EDX, configuring the single crystallite structures of perovskite. Ultrafine LaCoO_{3} obtained by silica templates removal showed the crystallite size of 18nm and the surface area of 140 m^{2}/g. The small crystallite size was caused by forming the perovskite-type oxides of La and Co precursors inside mesopores of silica template. The ultrafine LaCoO_{3} was applied as a catalyst for total oxidation of toluene. Catalytic performance of ultrafine LaCoO_{3} was compared with those of traditional LaCoO_{3} (by co-precipitation or citric acid method) and LaCoO_{3} with silica templates. The ultrafine LaCoO_{3} catalyst was the most active due to remarkably high surface area(140 m^{2}/g). The ultrafine LaCoO_{3} catalyst by the new synthesis route has improved surface area and catalytic activity compared with traditional LaCoO_{3}.

페롭스카이트형 산화물 촉매 LaCoO_{3}는 귀금속 촉매를 대신할 수 있는 산화반응 촉매로서 다양한 연구가 이루어지고 있다. 일반적인 페롭스카이트형 산화물의 합성방법으로는 고상법, 공침법 등이 있다. 이러한 방법들은 페롭스카이트 구조를 얻기 위해 높은 소성온도(> 900℃)가 필요하므로 낮은 표면적(< 2 m^{2}/g)을 가진 산화물이 얻어진다. 본 연구에서는 위의 일반적인 합성법에 비하여 낮은 소성온도에서 페롭스카이트 구조를 얻을 수 있는 것으로 알려진 구연산법과 약 1000 m^{2}/g의 높은 표면적을 가지는 실리카(MCM-41, MCM-48)를 주형으로 이용하는 새로운 방법을 고안하였다. 이 합성방법을 통하여 얻어진 LaCoO_{3}를 XRD, 질소흡착법, EDX를 통하여 분석한 결과, 순수한 페롭스카이트 구조만 존재함을 확인할 수 있었다. 실리카주형을 제거하여 얻은 페롭스카이트 산화물 LaCoO_{3} 미세입자는 약 18 nm 크기와 약 140 m^{2}/g의 표면적을 가진다. 이는 구연산을 첨가한 La와 Co의 전구체가 실리카 주형의 메조기공 안에서 페롭스카이트 산화물 입자를 형성한 것으로 보인다. 이 LaCoO_{3} 미세입자를 톨루엔 완전산화반응에 적용하여 촉매로서의 성능을 살펴보았다. 실리카주형을 제거하지 않은 LaCoO_{3}, 실리카 주형을 제거한 LaCoO_{3}, 공침법과 구연산법으로 제조한 LaCoO_{3}의 촉매성능을 비교하였다. 톨루엔 전환율과 이산화탄소 수득율을 통해 살펴본 결과, 실리카 주형을 제거하여 얻은 LaCoO_{3} 촉매의 경우가 가장 좋은 활성을 보였다. 이는 공침법과 구연산법으로 제조한 LaCoO_{3}에 비하여 실리카 주형을 제거한 LaCoO_{3}가 물리적 특성 중 표면적의 증가가 가장 두드러졌던 것과 관련지을 수 있다. 이로써 구연산법과 실리카를 주형으로 이용하는 새로운 방법을 통해 제조된 페롭스카이트형 산화물 LaCoO_{3}는 일반적인 페롭스카이트 합성방법으로 제조한 LaCoO_{3}에 비해 물리적 특성과 촉매특성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.

서지기타정보

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청구기호 {MCBE 07020
형태사항 vi, 72 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 서명지
지도교수의 영문표기 : Son-Ki Ihm
지도교수의 한글표기 : 임선기
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과,
서지주기 참고문헌 : p. 63-68
주제 perovskite, catalyst, mesoporous, template, toluene
페롭스카이트, 촉매, 메조기공, 주형, 톨루엔
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