촉매제 특성 분석

사용자, 제조업체 및 연구자를 위한 촉매 물질 특성 분석 장치

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추정에 따르면 상업적으로 생산된 모든 화학 제품 중 90%의 제조 단계에는 촉매제가 관여됩니다. 촉매제의 수요는 약 300억 달러로 추정되며, 공정 비용, 에너지 사용 및 배기가스 배출 감소의 필요성이 증가함에 따라 향후 10년 동안 화학물질, 고분자 및 석유화학제품에 대한 수요가 증가함에 따라 증가할 것으로 예상됩니다. 

그러나 더 나은 촉매제의 필요성을 촉진하는 것은 화학물질 생산만이 아닙니다. 환경 요건도 청정에너지 뿐만 아니라 고분자, CO2 등의 폐기 물질의 활용에 대한 필요성을 높이고 있습니다. 이를 위해서는 새로운 공정과 촉매 물질 개발이 필요합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

  • 연료 전지 및 연소 엔진에 사용할 수 있는 저비용의 대량 수소 생산
  • 생활 폐기물과 플라스틱을 바이오 연료 및 화학 공급 원료로 변환
  • 새로운 화학물질 및 고분자 생산에 CO2 활용


이러한 요건은 자동차 부문을 위한 촉매제 변환기의 최적화 및 생산, 석유화학 산업을 위한 보다 효율적인 유체 촉매제 균열(FCC) 촉매제와 같은 기존 요구 사항에 가장 부합합니다. 

촉매제 특성 분석이 중요한 이유는 무엇입니까?

특성 분석은 새로운 촉매제의 설계 및 개발뿐 아니라, 규모 확대 및 문제 해결을 포함한 공정 개발 및 최적화에 매우 중요합니다. 예를 들어 대부분의 불균일 촉매제는 금속 산화물 지지체의 표면의 촉매성 활성 금속이나 금속 산화물로 구성되어 있으므로 의도한 공정에 적합한 선택성과 반응성을 제공하기 위해 구조 및 표면 화학을 최적화하는 것이 중요합니다. 입자 크기, 다공성, 표면 영역 등의 다른 특성은 확산 및 흡착 등의 최적화에도 중요합니다.

Malvern Panalytical의 솔루션은 어떻게 도움이 됩니까?

Malvern Panalytical은 입자 크기, 입자 형상, 제타 전위, 원소 조성 및 결정 구조를 포함한 촉매제 물질의 물리적, 구조 및 원소 분석을 위한 다양한 보완 솔루션을 보유하고 있습니다.

X선 형광

X선 형광(XRF)은 높은 정밀도와 재현성으로 다양한 촉매제의 원소 조성을 분석하는 데 널리 사용됩니다. 촉매 변환기의 Pt, Pd 및 Rh, FCC 촉매 공정의 Al, Ni, V, Ti, Fe 및 S, 제올라이트의 Si/Al 비율 등이 이에 해당합니다. XRF는 또한 Cl, S, Sn 및 Pb 등 화학적 비활성화를 유발하는 촉매제 독물의 존재와 농도를 검출하는 데 사용할 수 있습니다. XRF 분석은 다른 기법에 비해 많은 시간과 비용을 절약할 수 있으며, Malvern Panalytical은 Epsilon 4와 같은 EDXRF 벤치톱 시스템, Zetium과 같은 플로어 스탠딩 WDXRF 시스템, Epsilon XFlow와 같은 온라인 솔루션 등 세 가지 주요 솔루션을 제공합니다. 또한 Malvern Panalytical은 Claisse 포트폴리오를 통해 XRF, ICP, AA를 위한 몇 가지 샘플 준비 솔루션을 제공합니다.

X선 회절

X선 회절(XRD)은 금속 산화물 및 제올라이트와 같은 고체 촉매제 물질의 벌크 구조와 조성에 대한 정보를 제공할 수 있기 때문에 촉매제의 설계, 개발 및 생산을 위한 기본적인 도구입니다. XRD 시스템은 FCC 촉매제의 생산, 특히 단위 세포 크기와 결정도를 분석하는 데 일상적으로 사용됩니다. XRD는 일반적인 회절 측정에서 피크 폭을 분석하거나 소각 X선 산란(SAXS)을 사용하여 결정화 크기를 측정하는 데 사용할 수도 있습니다. 비결정 물질은 쌍 분포 분석(PDF)을 사용하여 연구할 수도 있습니다. Malvern Panalytical은 두 가지 주요 XRD 솔루션인 Aeris 벤치톱 회절계와 보다 상세한 구조 분석을 위한 Empyrean 다목적 회절계로 구성됩니다.

레이저 회절

레이저 회절은 수백 나노미터에서 수 밀리미터 크기의 물질에 널리 사용되는 입자 크기 측정 기법으로 실험실이나 공정 라인에서 습식 또는 건식 분산에 적용할 수 있습니다. 촉매제 응용 분야의 경우, 레이저 회절을 사용하여 생성된 입자 크기 데이터는 보고된 부피 분포를 표면적 분포로 변환하여 특정 표면 영역(SSA)을 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 압력에 따라 유동층 반응기에서 촉매제의 수명 예측에 중요한 요소 중 하나인 감손 위험을 이해하는 데에 도움이 될 수 있습니다. Malvern Panalytical의 Mastersizer 3000은 실험실 환경에서 촉매제 분석을 위해 가장 널리 사용되는 입자 크기 측정 도구이며 Insitec은 생산 환경에서 온라인 분석에 사용할 수 있습니다.

기타 기술

위에서 언급한 기법 외에도 Malvern Panalytical은 입자 분산의 크기와 안정성을 평가하는 데 사용되는 Zetasizer와 입자 형상 및 크기 분포를 결정하기 위해 이미지 분석을 사용하는 Morphologi 4를 비롯한 기타 촉매제 분석용 솔루션을 제공합니다. Morphologi 4는 입자별 화학 정보를 제공하는 통합형 Raman 분광기에서도 사용할 수 있습니다.

당사의 솔루션

Mastersizer 3000

촉매제 분말에 대한 완벽한 입자 크기 분포
Mastersizer 3000

Zetium

촉매제 물질의 고급 원소 분석
Zetium

Morphologi 4

촉매제 물질의 입자 크기 및 입자 형상 분석
Morphologi 4

Empyrean 범위

촉매제 물질의 고급 미세구조 분석
Empyrean 범위

주요 성분