상온 방전 플라즈마-광촉매(Mn-Ti-MCM-41) 복합 시스템에 놓인 고농도 톨루엔의 분해성능

반지영; 손연희; 이성철; 강미숙; 정석진; 성준용

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자료유형: 학술저널

저자정보: 반지영 (경희대학교 환경.응용화학대학) 손연희 (경희대학교 환경.응용화학대학) 이성철 (경희대학교 환경.응용화학대학) 강미숙 (경희대학교 산학협력기술연구원) 정석진 (경희대학교 환경.응용화학대학) 성준용 (연세대학교 CT 연구단)

저널정보: 한국공업화학회 공업화학 공업화학 제16권 제3호

발행연도: 2005.1

수록면: 413 - 421 (9page)

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저온 플라즈마 반응과 광촉매 반응을 복합적으로 사용하여 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds)의 일종인 고농도(1000 ppm) 톨루엔의 분해에 대한 연구를 수행하였다. 사용된 촉매는 균일한 기공크기를 갖는 hexagonal 형태의 Mn-Ti-MCM-41 촉매로서, 수열 합성법으로 합성하였고, XRD, XPS, TEM, BET/ICP, $NH_3$/Toluene-TPD 등의 특성 분석을 통해서 톨루엔의 분해반응에 적절한 촉매임을 확인할 수 있었다. 상온($20^{\circ}C$)에서 반응을 실시하였고, 반응기에 인가된 전압은 9.0 kV로 고정하였다. 실험결과, 플라즈마 단독 시스템에서 톨루엔의 분해반응을 실시하였을 때 광촉매 단독 시스템에서 보다 40% 이상 활성이 향상되었다. 그러나 플라즈마 단독 시스템에서는 페놀, $C_2{\sim}C_4$의 알켄류 등의 부생성물의 발생량이 증가하였다. 한편, 플라즈마-광촉매 복합 시스템에서 톨루엔의 분해를 실시하였을 경우, 부생성물의 발생량이 현저하게 줄어들었다. 한편, 플라즈마-광촉매 복합 시스템에서 톨루엔의 분해를 실시하였을 경우, 부생성물의 발생량이 현저하게 줄어들었다. 특히, Mn5mol%-Ti-MCM-41 촉매를 사용하였을 경우 분해된 톨루엔의 농도 800 ppm 중에서 $CO_2$로의 전환율은 43.9%로 다른 촉매들에 비해 가장 높은 선택도를 보였다. 이는 플라즈마-광촉매 복합 시스템이 톨루엔의 분해 반응에 있어서 광촉매 반응이나 플라즈마 단독 반응에 비해 효과적임을 알 수 있었다.

#toluene decomposition #Mn-Ti-MCM-41 #plasma-photocatalytic hybrid system #$CO_2$ selectivity

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