The Effect of Crystal Size of SAPO-34 Synthesized Using Various Structure Directing Agents for MTO Reaction

다양한 구조 유도제로써 합성된 SAPO-34의 결정크기가 메탄올로부터 올레핀 전환반응(MTO)에 미치는 영향

SAPO-34 is a well-known catalyst for methanol to olefins (MTO) process, but is rapidly deactivated by coke formation. It is necessary to improve the catalyst lifetime of SAPO-34 for MTO process. In the present work, SAPO-34 catalysts were synthesized with a variety of structure directing agent, and the physicochemical properties of the catalysts were examined by $N_2$-isotherm, XRD, SEM, and $NH_3$-TPD. It was found that mixed structure directing agents, especially DEA and TEAOH, gave well developed SAPO-34 crystal structure and reduced the crystal size and moderated acidity of SAPO-34 under the same synthetic conditions as that of various structure directing agents. Also, we could find that SAPO-34 catalyst prepared by mixed templates of DEA and TEAOH had the superior catalytic activity and the longer lifetime in MTO reaction.

SAPO-34 촉매는 메탄올에서 올레핀 전환반응에서 세공크기가 작아 코크침적에 대한 비활성화가 촉진됨에 따라 촉매의 수명증진이 요구된다. 본 연구에서는 촉매의 수명증진을 위해 다양한 구조 유도제로 합성된 SAPO-34 촉매의 특성을 비교하기 위하여 질소 흡착-탈착 등온선, X-선 회절 분석(XRD), 주사 전자현미경(SEM), 암모니아 승온탈착(NH3-TPD) 등을 이용하여 분석하였으며, 또한 MTO 전환반응 실험을 수행하였다. 합성시 구조 유도제에 따른 결정크기의 감소와 산특성의 변화와, 결정크기가 MTO 전환반응에 미치는 영향을 관찰할 수 있었다. 특히 DEA와 TEAOH 구조 유도제를 혼합 사용한 SAPO-34 촉매는 $0.5{\mu}m$ 정도의 균일한 결정크기를 갖으며, 산특성의 최적화로 가장 우수한 MTO 반응성을 보였으며 촉매의 수명이 향상됨을 알 수 있었다.