The Effects of K-Addition and the Catalytic Dehydrogenation of Ethylbenzene on Ferrite Catalysts

페라이트 촉매의 K 첨가효과와 에틸벤젠의 탈수소반응

Mg-and Zn-ferrites having spinel structure, a kind of complex oxides showing the advantageous properties of constituently single metal oxides, were selected to find a relationship between their catalytic activities in the dehydrogenation of ethylbenzene to styrene and the catalytic properties. For the structural and physical analyses of ferrites, XRD, BET, DTA, XPS, TEM and TPD methods were employed. Potassium added to the catalyst played a role of bifunctional promoter which brought the electronic effect as well as the structural one for the increment of particle dispersion. K-addition decreased acid strength of the catalyst by neutralization and increased its acidity. In the dehydrogenation of ethylbenzene, K-addition let the selectivity to styrene be constant throughout the reaction by the proper acid strength of the ferrite for the reaction, which could be obtained from the neutralization of strong acid sites by potassium.

몇 종류의 산화물을 혼합하여 그 장점들이 촉매의 특성으로 나타나도록 하는 복합산화물 촉매의 한 종류로서 스피넬 구조를 이루는 Mg- 및 Bn-페라이트를 촉매로 선정하여 K 첨가에 따른 물성을 분석하고 페라이트상에서 에틸벤젠의 탈수소반응에 대하여 연구하였다. 촉매의 특성분석에는 XRD, BET법, DTA, XPS, TEM, TPD 등의 분석기법을 사용하였다. 페라이트 촉매에 대한 K 첨가 효과를 검토하기 위하여 물성을 종합적으로 분석한 결과, K는 입자의 분산도를 향상시키는 구조적 조촉매로서의 역할과 함께 전자를 공급하는 조촉매로서 작용하였으며, K의 첨가량이 증가함에 따라 산점이 중화되어 그 세기가 약해지면서 산점의 농도는 증가하였다. 반응성을 연구한 결과 페라이트 촉매에 첨가된 K는 강한 산점을 중화시켜 탈수소 반응에 적합한 세기의 산점을 형성하여 스티렌의 선택도를 일정하게 유지하였다.