Oxidative coupling of methane is important issue for modern-day chemical industry. High reaction temperature was required to cleave the first C-H bond of methane on the heterogeneous catalyst. Here, small Pd nanoparticles deposited onto $CeO_2$ was synthesized by deposition-precipitation method. As-made Pd/$CeO_2$ was hydrothermally treated at $750^\circ c$ to make active Pd/$CeO_2$ catalyst. The highly oxidized Pd/$CeO_2$ catalyst was used for oxidative coupling of methane reaction to produce ethane at low temperature ($\leq300^\circ c$). The Pd/$CeO_2$ was characterized by X-ray fine structure analysis (XAFS), CO chemisorption, and X-ray diffraction (XRD). Pd/$CeO_2$ showed the best activity and selectivity of ethane by compared various noble metal and support. High oxidation state of Pd/$CeO_2$ and small-sized Pd nanoparticles are important to improve the oxidative coupling of methane reaction.
메탄의 산화 이량화는 현대 화학산업에서 중요한 이슈이다. 불균일계 촉매에서 메탄의 첫번째 탄소-수소 결합을 깨기 위해 고온의 반응 조건이 요구된다. 본 연구에서는 담지-침전법을 이용하여 팔라듐 나노입자를 세륨산화물에 담지하였고 750도의 고온 수열처리를 통해 촉매 전처리를 진행하였다. 합성된 높은 산화상태의 팔라듐 촉매는 300도 이하의 저온에서 메탄의 산화이량화 반응을 통해 에탄이 생성되는 것을 확인하였다. 엑스선 흡수 미세구조분석법, 일산화탄소 화학흡착법 및 엑스레이 회절분석법을 이용해 촉매의 특성을 분석하였다. 다양한 귀금속 종류와 담지체를 조절하며 팔라듐 세륨산화물 촉매가 가장 좋은 활성과 에탄 선택도를 보이는 것을 관찰하였다. 촉매 특성에 있어서는 팔라듐 세륨산화물의 높은 산화상태와 작은 나노입자크기가 메탄 산화이량화 반응을 향상시키는 중요한 요소인 것을 실험을 통해 확인하였다.