Catalyst Engineering : 1. Introduction of catalyst

1. introduction and basic concepts

목적

1. 촉매들이 도대체 어디에 적용되고 있는지 알아보자.
2. 촉매를 만들 때, 어떠한 부분들을 고려해야하는지 알아보자.
3. 촉매의 종류는 어떻게 나뉠지 알아보자.
4. 열역학적인 개념과 에너지적인 개념에서의 촉매반응을 이해하자.

1. theories 
   1. Geometrics Theories
   2. Electronic Theories
   3. Chemical Approach
   4. Catalysis 에서 중요한 부분
2. Industrial Heterogenous Catalyst (과거 촉매의 역사)
   1. Pt catalyst
   2. NH3 oxidation
   3. NH3 synthesis
   4. Methanol synthesis
   5. Syn gas
   6. Partial oxidation
   7. Petroleum processing
      1. cracking
      2. reforming
      3. Hydro-treatment : HDS, HDN, HDM, HDA, HDO
   8. Bio-Mass
   9. Energy and Enviromental
3. Catalyst 의 3가지 Concept
   1. 공정
   2. polymerization
   3. 환경
      1. Bio
      2. CO2 -> Polymer
      3. 촉매
      4. 수소연료전지
         1. 수소 제조
         2. 수소 저장 및 공급
         3. 현재의 한계점
         4. 앞으로 나아갈 점
4. Catalyst를 이용한 반응 정리 (어떤 촉매가 쓰이는지)
   1. Sulfur Removal
   2. Steam Reforming of Methane
   3. Partial Oxidation of Methane
   4. Autothermal Reforming of Methane
   5. Water Gas Shift Reaction
   6. Gas Purification
      1. PSA (Pressure Swing Adsorption)
      2. Adsorption of Reformate Impurities
      3. PROX (Preferential Oxidation)
      4. Metal Membrane
   7. Dehydration
   8. Hydrogenation
   9. Oxidation
   10. Acid-Catalyzed Reactions
   11. Reactions of Synthesis Gas
   12. other
       1. Oxychlorination
       2. HDS, HDO..
       3. Clausius Process (탈황 공정)
       4. WGSR
5. Catalyst Definition
   1. 정의
   2. Activity
   3. selectivity & functionality
   4. surface 측정 방법
      1. 질소
      2. 수소 흡착법
      3. TPD
   5. 산촉매
      1. 산촉매의 양이 어느정도?
      2. 산촉매가 얼마나 센 산이냐?
      3. 어떤 종류의 산인가? (Bransted, Lewis)
      4. Pyridine을 이용한 IR+TPD 사용
   6. Characterization of functionality
      1. selective Chemisorption
         1. hydrogenation
         2. Hydrocarbon
      2. Probe reaction
   7. Bifuctionality
      1. in Pt : Dehydrogenation, isomerization, Hydrogenation 동시에
   8. Negative Catalyst
      1. 정의
      2. 예시
         1. MTBE
   9. Heterohomogenous catalysis
      1. void fraction
      2. Carbon Deposit
   10. Sites
       1. Edge, Corner
       2. Characterization of surface heterogenity
          1. differential heat of adsorption with coverage
          2. change in activation energy of adsorption with coverage
          3. TPD
       3. 반응은 active stie에서만 일어난다.
       4. surface sensitivie, insensitive
          1. sensitive : 표면 설계를 잘 해야하마
          2. in-sensitive : 무조건 하나 site에서 반응 -> 무조건 고분산 or single atom catalyst
   11. Turnover number
       1. 정의
       2. active site를 결정
          1. Metal 측정
          2. Acid Catalyst 측정
       3. function of P, T, C
   12. Catalyst Structure
       1. catalytic reforming
       2. CoMo Catalyst
       3. Oxide Catalyst
   13. Catalyst Deactivation
       1. Posioning
          1. 정의
          2. 예시 (엄청 많다.)
       2. Fouling
       3. Reduction of active area by sintering or migration
       4. Loss of active sites
   14. Thermodynamics and Energetics
   15. 열역학적 관점에서의 Catalyst (반응공학)
   16. ΔG = -RTlnK = -RTln(aB/aA)
       1. selectivity of catalyst
       2. shift equilibrium도 가능
       3. accelerate forward reaction & reverse reaction
       4. PTC
       5. side reaction
   17. Reaction Pathways
       1. rate of catalyic reaction
       2. rate of homogenous reaction
       3. activation energy -> using Arrehenius
       4. endothermic reactions at High Temp

배울 점

이번 챕터에서는 크게 5가지를 배운다.

1. 촉매 반응 과정은 크게 흡착, 반응, 탈착이다.
2. 촉매를 볼 때 Geometric, Electronic, Chemical 기준으로 본다.
3. 촉매의 정의, Characterization 방법, 부촉매, 촉매의 열역학적 접근.
4. 흔히 산업 전반적으로 사용되는 촉매의 종류
5. 실제 촉매에서 어떤 반응들을 가지고 생성물을 내는 작업을 하고 있는지