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KR101950902B1 - PARATION METOD OF Pd/C CATALYST CAPABLE OF IMPROVING REACTION VITALITY AND Pd/C CATALYST USING THE METHOD - Google Patents

PARATION METOD OF Pd/C CATALYST CAPABLE OF IMPROVING REACTION VITALITY AND Pd/C CATALYST USING THE METHOD Download PDF

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KR101950902B1
KR101950902B1 KR1020160137868A KR20160137868A KR101950902B1 KR 101950902 B1 KR101950902 B1 KR 101950902B1 KR 1020160137868 A KR1020160137868 A KR 1020160137868A KR 20160137868 A KR20160137868 A KR 20160137868A KR 101950902 B1 KR101950902 B1 KR 101950902B1
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KR
South Korea
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carbon
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activated carbon
catalyst
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신재관
박문수
조계성
이응준
Original Assignee
엘티메탈 주식회사
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 팔라듐/탄소 촉매 제조방법과 관련된다. 본 발명은 실시예로 다이카복실산으로 전처리된 탄소 담체를 준비하는 제1단계, 팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조하는 제2단계, 상기 제2단계에서 제조된 팔라듐 전구체 용액에 pH를 높이기 위한 전처리제를 투입하는 제3단계, 상기 제3단계에서 제조된 팔라듐 전구체 용액에 상기 제1단계에서 준비한 탄소 담체를 투입하는 제4단계, 탄소 담체가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 산화제를 투입하고 교반하는 제5단계, 산화제가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 환원제를 투입하고 교반하는 제6단계, 상기 제6단계에 의해 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 여과 및 세척하는 제7단계 및 여과 및 세척된 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 열처리하는 제8단계를 포함하는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법을 제시한다.The present invention relates to a process for preparing a palladium / carbon catalyst. A first step of preparing a carbon carrier pretreated with a dicarboxylic acid, a second step of dissolving the palladium precursor in an acid solution to prepare a palladium precursor solution, a step of adding a solution of the palladium precursor solution prepared in step 2 A third step of adding a pretreatment agent for increasing the palladium precursor solution to the palladium precursor solution, a fourth step of adding the carbon carrier prepared in the first step to the palladium precursor solution prepared in the third step, A fifth step of stirring, a sixth step of adding a reducing agent to the palladium precursor solution to which the oxidizing agent has been added and stirring, a seventh step of filtering and washing the palladium-supported carbon carrier by the sixth step, and a seventh step of filtering and washing the palladium And a step (8) of heat-treating the supported carbon carrier to produce a palladium / carbon catalyst.

Description

수소화 반응 활성을 향상시킬 수 있는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법 및 이에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매{PARATION METOD OF Pd/C CATALYST CAPABLE OF IMPROVING REACTION VITALITY AND Pd/C CATALYST USING THE METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a palladium / carbon catalyst capable of enhancing hydrogenation reaction activity and a palladium / carbon catalyst prepared thereby, and a palladium /

본 발명은 팔라듐/탄소 촉매를 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매에 관한 것으로서, 코어-쉘(Core-shell) 코팅기술을 응용하여 활성탄 담지체에 팔라듐 입자를 균일하게 담지 및 분산시겨 수소화 반응 활성을 향상시킬 수 있는 팔라듐/탄소 촉매의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a palladium / carbon catalyst and a palladium / carbon catalyst prepared thereby, and more particularly, to a method for producing a palladium / carbon catalyst by applying a core- To a process for preparing a palladium / carbon catalyst capable of improving the off-axis hydrogenation activity and a palladium / carbon catalyst prepared thereby.

팔라듐/탄소 불균일 촉매는 불포화 탄화수소의 감소, 니트로기 수소화, 벤질 수소화, 탄소-탄소 결합 및 가교 결합의 탈 보호 등 다양한 형태의 반응에 사용이 가능하다. 더욱이 팔라듐/탄소 촉매는 단순한 생산 공정, 높은 전환율, 높은 수율과 선택성, 반응 종료 후 촉매의 선택적 제거가 가능하다는 이점이 있다. 이에 따라, 많은 기업들이 선호를 하고 있으며, 석유화학, 정밀화학, 의약품 원료 생산 공정 등에서 다양하게 활용되고 있다.Palladium / carbon heterogeneous catalysts can be used for various types of reactions, such as reduction of unsaturated hydrocarbons, nitro hydrogenation, benzyl hydrogenation, carbon-carbon bonds and deprotection of cross-linking. Moreover, palladium / carbon catalysts have the advantage of being able to perform simple production processes, high conversion rates, high yield and selectivity, and selective removal of catalyst after reaction completion. As a result, many companies are favored, and they are widely used in petrochemical, fine chemical, and pharmaceutical raw material production processes.

이와 관련하여 대한민국 공개특허 제10-2009-0101534호에는 활성탄에 담지된 팔라듐 촉매로서 특히 니트로 화합물이 하이드록실아민으로 선택적으로 수소화하기에 적합한 촉매 및 그의 제조방법이 제시되어 있고, 대한민국 공개특허 제10-2002-0025731호에는 분말 수소화 촉매, 이의 제조방법 및 니트로 화합물의 촉매적 현탁 수소화에 있어서의 이의 용도에 관한 내용이 제시되어 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0101534 discloses a catalyst suitable for selectively hydrogenating a palladium catalyst, particularly a nitro compound, with hydroxylamine supported on activated carbon, and a process for producing the same, -2002-0025731 discloses a powder hydrogenation catalyst, a process for its preparation, and its use in the catalytic suspension hydrogenation of nitro compounds.

이와 같이 팔라듐/탄소 촉매는 탄소 표면에 금속 입자인 팔라듐 입자를 부착시켜 제조한다. 팔라듐/탄소 촉매의 제조 방법은 다양한 방법이 있을 수 있으나 그 중에서 탄소 담체를 전처리하여 팔라듐의 분산도를 높이고자 하는 방법이 있다.Thus, the palladium / carbon catalyst is prepared by attaching palladium particles, which are metal particles, to the surface of carbon. There are various methods for preparing the palladium / carbon catalyst. Among them, there is a method for enhancing the degree of dispersion of palladium by pretreating the carbon support.

탄소 담체를 전처리하는 방법에는 물리적, 화학적 처리들이 사용되고 있으며 팔라듐의 분산도를 높이기 위한 방안이 계속적으로 연구되고 있다. 선행기술들의 경우 열처리 과정에서 분산된 팔라듐 입자의 응집 소결이 발생하여 입자 크기가 증가하고, 입자 크기 증가에 의해 팔라듐의 분산도가 감소하여 촉매의 활성이 감소하거나 분산도가 낮아 촉매 사용시 부산물이 많이 생성되는 문제점이 있다.Physical and chemical treatments are used for pretreatment of the carbon carrier, and methods for increasing the dispersibility of palladium have been continuously studied. In the case of the prior art, since the coagulated sintering of the dispersed palladium particles occurs in the heat treatment process, the particle size increases and the dispersibility of the palladium decreases due to the increase of the particle size. There is a problem that is generated.

대한민국 공개특허 제10-2009-0101534호 (2009.09.29)Korean Patent Publication No. 10-2009-0101534 (2009.09.29) 대한민국 공개특허 제10-2002-0025731호 (2002.04.04)Korean Patent Publication No. 10-2002-0025731 (Apr. 04, 2002)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 코어-쉘 코팅기술을 응용하여 적용함으로써 분산도가 향상되고 우수한 활성을 가지는 팔라듐/탄소 촉매 및 이의 제조방법 및 이에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매를 제시한다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a palladium / carbon catalyst having improved activity and excellent activity by applying core-shell coating technology and a method for producing the same and a palladium / do.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description.

위 과제를 해결하기 위해 본 발명은 실시예로, 다이카복실산으로 전처리된 탄소 담체를 준비하는 제1단계, 팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조하는 제2단계, 상기 제2단계에서 제조된 팔라듐 전구체 용액에 pH를 높이기 위한 전처리제를 투입하는 제3단계, 상기 제3단계에서 제조된 팔라듐 전구체 용액에 상기 제1단계에서 준비한 탄소 담체를 투입하는 제4단계, 탄소 담체가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 산화제를 투입하고 교반하는 제5단계, 산화제가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 환원제를 투입하고 교반하는 제6단계, 상기 제6단계에 의해 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 여과 및 세척하는 제7단계 및 여과 및 세척된 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 열처리하는 제8단계를 포함하는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법을 제시한다.In order to solve the above problems, the present invention provides, as an embodiment, a method for producing a palladium precursor solution, comprising the steps of preparing a carbon carrier pretreated with a dicarboxylic acid, a second step of dissolving the palladium precursor in an acid solution to prepare a palladium precursor solution, A third step of adding a pretreatment agent to raise the pH of the prepared palladium precursor solution, a fourth step of adding the carbon support prepared in the first step to the palladium precursor solution prepared in the third step, A fifth step of adding and stirring an oxidant to the precursor solution, a sixth step of adding and stirring a reducing agent to the palladium precursor solution to which the oxidizing agent has been added, and a sixth step of filtering and washing the palladium- And an eighth step of heat treating the washed and washed palladium-supported carbon support.

여기에서, 상기 탄소 담체는 활성탄이고, 상기 제1단계는, 활성탄을 슬러리화하고 교반한 후 여과 및 세척하여 수분이 함유된 활성탄 케이크를 제조하는 단계, 상기 활성탄 케이크의 함수율을 10~15 중량%가 되도록 보정하는 단계 및 함수율이 보정된 상기 활성탄 케이크를 다이카복실산을 이용하여 처리하여 상기 다이카복실산이 활성탄에 코팅되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the carbon carrier is activated carbon, and the first step comprises: slurrying and agitating the activated carbon, followed by filtration and washing to prepare an activated carbon cake containing moisture; mixing the water content of the activated carbon cake in an amount of 10-15 wt% And a step of treating the activated carbon cake having the water content corrected by using a dicarboxylic acid so that the dicarboxylic acid is coated on the activated carbon.

또한 상기 제1단계에서, 상기 다이카복실산은 말레산이고, 상기 말레산은 활성탄의 중량 대비 0.1~0.2 중량%일 수 있다.Further, in the first step, the dicarboxylic acid is maleic acid, and the maleic acid may be 0.1 to 0.2% by weight based on the weight of the activated carbon.

한편 상기 제3단계에서, 상기 전처리제는 탄산나트륨 수용액이고, 상기 탄산나트륨 수용액의 농도는 5 내지 20 중량%일 수 있다.Meanwhile, in the third step, the pretreatment agent may be an aqueous sodium carbonate solution, and the concentration of the sodium carbonate aqueous solution may be 5 to 20% by weight.

위 과제를 해결하기 위해 본 발명은 위의 방법에 의해 제조되고, 팔라듐의 입자 크기가 2nm~5nm 이고, 분산도가 20% ~ 30%이며, 97% 이상의 활성을 가지는 팔라듐/탄소 촉매를 제시한다.In order to solve the above problem, the present invention proposes a palladium / carbon catalyst prepared by the above method and having a palladium particle size of 2 nm to 5 nm, a dispersion degree of 20% to 30%, and an activity of 97% or more .

본 발명의 실시예에 따르면, 다이카복실산에 의해 작용기를 분산시키고 화학적 흡착에 의해 팔라듐이 흡착되도록 함으로써 입자의 크기가 작고, 팔라듐 함량과 분산도가 높으며, 활성이 우수한 팔라듐/탄소 촉매를 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a palladium / carbon catalyst having small particle size, high palladium content and high dispersibility and excellent activity can be produced by dispersing a functional group by dicarboxylic acid and adsorbing palladium by chemical adsorption have.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. The effects of the present invention will be clearly understood and understood by those skilled in the art, either through the specific details described below, or during the course of practicing the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 제조공정을 나타내는 순서도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart illustrating a process for preparing a palladium / carbon catalyst according to an embodiment of the present invention. FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함 한다. 본 출원에서의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing the invention, and is in no way intended to limit the invention to the precise form or scope of the invention, and not to limit the presence or addition of one or more other features, integers, Should not be excluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as being consistent with the meanings in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal meanings unless explicitly defined in the present application.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 수소화 반응용 팔라듐/탄소(Pd/C) 촉매의 제조방법에 대해 설명한다. 그러나 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되어 수행될 수 있다.Hereinafter, a method for producing a palladium / carbon (Pd / C) catalyst for hydrogenation according to an embodiment of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following production methods, and the steps of each process may be modified and performed as required.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 제조공정을 나타내는 순서도이다.1 is a flowchart showing a process for producing a palladium / carbon catalyst according to an embodiment of the present invention.

먼저 다이카복실산(dicarboxylic acid)으로 전처리된 탄소 담체를 제조한다(S101). 다이카복실산은 분자 내에 2개의 카복시기(Carboxyl group)를 가진다.First, a carbon carrier pretreated with a dicarboxylic acid is prepared (S101). The dicarboxylic acid has two carboxyl groups in the molecule.

다음으로 팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조하고(S102), 이렇게 제조된 팔라듐 전구체 용액에 pH를 높이기 위한 전처리제를 투입한다(S103).Next, a palladium precursor solution is prepared by dissolving the palladium precursor in an acid solution (S102), and a pretreatment agent for increasing the pH of the palladium precursor solution is added (S103).

다음으로 전처리제가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 탄소 담체를 투입하고(S104), 탄소 담체가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 산화제를 투입하고 교반하여 탄소 담체에 팔라듐을 담지시킨다(S105).Next, the carbon support is introduced into the palladium precursor solution to which the pretreatment agent has been added (S104), and an oxidant is added to the palladium precursor solution into which the carbon support is introduced (S105).

다음으로 팔라듐이 담지된 탄소 담체에 환원제를 투입하고 교반하여 담지된 팔라듐을 환원시키고(S106), 여과 및 세척을 한 후(S107), 건조 및 열처리를 통해 팔라듐/탄소 촉매를 완성한다(S108).Next, the reducing agent is added to the palladium-supported carbon carrier and stirred to reduce the supported palladium (S106), followed by filtration and washing (S107), followed by drying and heat treatment to complete the palladium / carbon catalyst (S108) .

이와 같이 다이카복실산을 이용하여 탄소 담체를 전처리하고, 팔라듐 전구체 용액에 전처리제와 산화제 및 환원제를 순차적으로 투입함으로써 탄소 담체 표면에 균일하게 팔라듐 입자를 담지할 수 있고 팔라듐 입자를 미세화하는 것이 가능하므로 입자의 크기가 작고, 팔라듐 함량과 분산도가 높으며, 활성이 우수한 팔라듐/탄소 촉매를 제조할 수 있다.Since the palladium particles can be uniformly supported on the surface of the carbon support and the palladium particles can be finely granulated by pre-treating the carbon support with the dicarboxylic acid and introducing the pretreating agent, the oxidizing agent and the reducing agent sequentially into the palladium precursor solution, And a palladium / carbon catalyst having high palladium content and high degree of dispersion and excellent activity can be produced.

이하, 도 1의 실시예를 참조하여 각 공정을 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, each step will be described step by step with reference to the embodiment of FIG.

(1) 다이카복실산으로 전처리된 탄소 담체를 제조한다(이하 제1단계라고 함).(1) A carbon carrier pretreated with a dicarboxylic acid is prepared (hereinafter referred to as the first step).

제1단계의 바람직한 일례를 들면, (1-1) 활성탄을 슬러리화하고 교반한 후 여과 및 세척하여 수분이 함유된 활성탄 케이크를 제조하고, (1-2) 함수율을 보정하며, (1-3) 다이카복실산을 이용하여 처리함으로써 다이카복실산으로 전처리된 탄소 담체를 제조한다.(1-1) Activated carbon is slurried and stirred, followed by filtration and washing to prepare an activated carbon cake containing moisture, (1-2) correcting the water content, (1-3) ) Dicarboxylic acid to prepare a carbon carrier pretreated with a dicarboxylic acid.

활성탄에 산 용액을 투입하여 교반함으로써 활성탄을 슬러리화하는 것이 가능하다. 산 용액은 당 분야에 알려진 통상적인 산(acid) 성분을 제한 없이 사용할 수 있다. 산 성분의 일례로는 염산, 황산, 질산, 아세트산 또는 이들의 1종 이상의 혼합물 등이 있다. 바람직하게는 산 용액으로 염산 수용액을 사용할 수 있다.It is possible to slurry the activated carbon by adding an acid solution to the activated carbon and stirring the mixture. The acid solution may be used without limitation to a conventional acid component known in the art. Examples of the acid component include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, or a mixture of at least one of these. Preferably, an aqueous hydrochloric acid solution can be used as the acid solution.

이후 여과지를 사용하여 슬러리화된 활성탄을 여과할 수 있다. 활성탄의 세척은 이온교환수를 사용하여 수행할 수 있다. 이에 따라 수분이 함유된 활성탄 케이크를 제조하는 것이 가능하다. 활성탄 케이크의 함수율은 50~60 중량%가 바람직하다.The slurry activated carbon can then be filtered using a filter paper. Cleaning of activated carbon can be carried out using ion exchange water. Thus, it is possible to produce an activated carbon cake containing moisture. The water content of the activated carbon cake is preferably 50 to 60% by weight.

이와 같이 얻어진 활성탄 케이크의 함수율을 보정하여 활성탄의 농도가 10~15 중량%가 되도록 한다. 이는 활성탄 케이크에 이온교환수를 첨가함으로써 수행될 수 있다. 이와 같이 활성탄 케이크의 함수율을 보정함으로써 활성탄에 팔라듐 입자가 높은 분산도로 많이 담지될 수 있다.The water content of the thus obtained activated carbon cake is corrected so that the concentration of activated carbon is 10 to 15% by weight. This can be done by adding ion exchange water to the activated carbon cake. Thus, by modifying the moisture content of the activated carbon cake, palladium particles can be supported on the activated carbon with high dispersion.

함수율이 보정된 활성탄 케이크에 다이카복실산을 첨가하고 교반하여 전처리된 탄소 담체를 제조할 수 있다. 다이카복실산의 예로는 말레산(maleic acid)이 있다. 말레산은 활성탄의 중량 대비 0.1~0.2 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.The dicarboxylic acid is added to the activated carbon cake whose moisture content is corrected and stirred to prepare a pretreated carbon carrier. An example of a dicarboxylic acid is maleic acid. The maleic acid is preferably added in an amount of 0.1 to 0.2% by weight based on the weight of the activated carbon.

활성탄에 다이카복실산을 첨가하여 교반하면 활성탄 표면에 다이카복실산의 양쪽 카복시기 중 한쪽이 결합하고 나머지 한쪽의 카복시기는 담지 단계에서 팔라듐 입자와 결합한다. 이에 따라 활성탄 표면에 팔라듐 입자를 균일하게 담지할 수 있고 분산도를 높일 수 있다.When dicarboxylic acid is added to the activated carbon and stirred, one of the carboxy groups on both sides of the dicarboxylic acid bonds to the surface of the activated carbon and the other carboxy group binds to the palladium particles in the loading step. Accordingly, the palladium particles can be uniformly supported on the surface of the activated carbon and the degree of dispersion can be increased.

말레산 외에 다이카복시산으로 옥살산(Oxalic acid), 말론산(Malonic acid), 숙신산(Succinic acid), 글루타르산(Glutaric acid), 아디프산(Adipic acid), 피멜린산(Pimelic acid), 수베르산(Suberic acid), 아젤라인산(Azelaic acid), 세바스산(Sebacic acid) 등이 있고 이들을 사용하는 것도 가능하다.In addition to maleic acid, dicarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, Suberic acid, Azelaic acid, Sebacic acid, and the like can be used.

팔라듐 입자가 탄소 담체 내부에는 담지될 경우 팔라듐 사용량 대비 촉매활성이 감소하게 된다. 이는 탄소 담체 표면에 담지된 팔라듐 입자가 반응에 참여하고 탄소 담체 내부에 담지된 팔라듐 입자는 반응 참여율이 낮기 때문이다.When the palladium particles are supported on the inside of the carbon carrier, the catalytic activity is decreased relative to the amount of palladium used. This is because the palladium particles supported on the surface of the carbon carrier participate in the reaction and the palladium particles supported on the carbon carrier have a low reaction participation rate.

본 발명의 실시예와 같이 다이카복실산을 사용하면 2개의 카복시기의 작용에 의해 탄소 담체 표면에 팔라듐 입자를 균일하게 코팅할 수 있어 코어-쉘(Core-shell) 입자를 형성하게 되고 활성탄 내부에 팔라듐 입자가 담지되는 비율을 현저히 감소시킬 수 있다.When the dicarboxylic acid is used as in the embodiment of the present invention, palladium particles can be uniformly coated on the surface of the carbon carrier by the action of two carboxy groups to form core-shell particles, and palladium It is possible to remarkably reduce the rate at which the particles are carried.

(2) 팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조한다(이하 제2단계라고 함).(2) A palladium precursor solution is prepared by dissolving a palladium precursor in an acid solution (hereinafter referred to as the second step).

제2단계의 바람직한 일례를 들면, (1-1) 팔라듐 전구체를 계량하여 증류수에 녹이고, (1-2) 팔라듐 전구체 수용액에 산 수용액을 첨가하여 교반함으로써 팔라듐 전구체 용액을 제조한다.In a preferred example of the second step, (1-1) a palladium precursor is metered and dissolved in distilled water, (1-2) an aqueous acid solution is added to the palladium precursor aqueous solution, and the mixture is stirred to prepare a palladium precursor solution.

본 발명에서, 산 용액은 당 분야에 알려진 통상적인 산(acid) 성분을 제한 없이 사용할 수 있다. 산 성분의 일례로는 염산, 황산, 질산, 아세트산 또는 이들의 1종 이상의 혼합물 등이 있다. 바람직하게는 산 용액으로 염산 수용액을 사용할 수 있다.In the present invention, the acid solution may be used without limitation in a conventional acid component known in the art. Examples of the acid component include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, or a mixture of at least one of these. Preferably, an aqueous hydrochloric acid solution can be used as the acid solution.

이때 염산 수용액의 농도는 일반적인 경우에는 공정에 큰 영향을 주지 않으나, 염산 수용액 농도에 따라 팔라듐 전구체의 용해 시간, 온도, 전처리제 및 산화제의 투입량이 변화하게 된다.In this case, the concentration of the hydrochloric acid aqueous solution does not greatly affect the process in general, but the dissolution time of the palladium precursor, the temperature, the pretreatment agent, and the amount of the oxidizing agent are changed depending on the concentration of the hydrochloric acid aqueous solution.

상술한 팔라듐 전구체는, 팔라듐(Pd)을 포함하고 산 용액 내에서 해리가 가능한 화합물로서, 당 분야에 알려진 통상적인 팔라듐 전구체를 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로 염화팔라듐(PdCl2) 등을 사용할 수 있다. 팔라듐 전구체는 정해진 당량 만큼 사용하면 되고 사용량은 특별히 제한되지 않는다.The above-described palladium precursor is a compound containing palladium (Pd) and capable of dissociation in an acid solution, and conventional palladium precursors known in the art can be used without limitation. For example, palladium chloride (PdCl 2 ) or the like can be used. The palladium precursor may be used in an amount equivalent to a predetermined amount, and the amount is not particularly limited.

추가적으로 팔라듐 전구체의 완전 용해를 위해 팔라듐 전구체 용액을 가열하면서 교반할 수 있고 불용분 제거를 위해 마이크로 필터를 사용하여 팔라듐 전구체 용액을 여과할 수 있다.In addition, the palladium precursor solution can be stirred while heating the palladium precursor solution for complete dissolution of the palladium precursor, and the palladium precursor solution can be filtered using a microfilter to remove insolubles.

(3) 팔라듐 전구체 용액에 pH를 높이기 위한 전처리제를 투입한다(이하 제3단계라고 함)(3) A pretreatment agent is added to the palladium precursor solution to raise the pH (hereinafter referred to as the third step)

제3단계의 바람직한 일례를 들면, 팔라듐 전구체 용액을 가열하면서 전처리제를 정량 펌프를 이용하여 일정 속도로 주입한다. 이와 같은 방법에 의하면 전처리제의 주입량 및 시간을 조절하는 것이 용이하다.As a preferred example of the third step, the precursor is injected at a constant rate using a metering pump while heating the palladium precursor solution. According to this method, it is easy to control the injection amount and time of the pretreatment agent.

본 실시예에서, 전처리제는 탄산나트륨(Na2CO3) 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 탄산나트륨 수용액의 농도는 5~20 중량%인 것이 바람직하다. 탄산나트륨 수용액의 농도가 5 중량% 미만인 경우 원하는 pH까지 도달하는데 많은 양의 탄산나트륨 수용액을 투입해야 되므로 공정관리에 비효율적이고 20 중량% 초과인 경우에는 급격한 극부반응으로 인하여 생성되는 팔라듐 입자의 크기가 불균일하게 커진다.In this embodiment, it is preferable to use an aqueous solution of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) as the pretreatment agent. At this time, the concentration of the aqueous solution of sodium carbonate is preferably 5 to 20% by weight. When the concentration of sodium carbonate aqueous solution is less than 5% by weight, the desired pH is reached, and a large amount of sodium carbonate aqueous solution must be supplied. Therefore, when the concentration of sodium carbonate aqueous solution is less than 5% by weight, the palladium particles produced due to the extreme side reaction are not uniform in size It grows.

탄산나트륨은 수산화나트륨보다 활성이 약한 약산화제로 pH가 점진적으로 증가하도록 하여 4nm 이하의 작고 균일한 입도 분포를 갖는 팔라듐 입자가 생성되도록 한다. 만약 수산화나트륨을 바로 사용하는 경우에는 균일한 입도분포와 4nm 이하의 팔라듐 입자를 생성하는 것이 어렵다.Sodium carbonate is a weak oxidizing agent with a weaker activity than sodium hydroxide so that the pH is gradually increased so that palladium particles having a small and uniform particle size distribution of 4 nm or less are produced. If sodium hydroxide is used directly, it is difficult to produce a uniform particle size distribution and palladium particles of 4 nm or less.

이와 같이 전처리제인 탄산나트륨 수용액 주입을 통해 팔라듐 전구체 용액의 pH가 증가되고 1종 이상의 팔라듐(Pd0, Pd2 +)이 형성된다. pH가 증가되면 Pd2 +(PdO)의 양이 증가하게 된다. pH는 3~5의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.Thus, the pH of the solution of the palladium precursor is increased and at least one kind of palladium (Pd 0 , Pd 2 + ) is formed through the injection of the sodium carbonate aqueous solution as the pretreatment agent. As the pH increases, the amount of Pd 2 + (PdO) increases. The pH is preferably in the range of 3 to 5.

(4) 전처리제가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 탄소 담체를 투입한다(이하 제4단계라고 함)(4) The carbon carrier is added to the palladium precursor solution to which the pretreatment agent is added (hereinafter referred to as the fourth step)

본 실시예에서, 탄소 담체는 전술한 제1단계에 따라 다이카복시산으로 전처리된 탄소 담체를 사용한다.In this embodiment, the carbon carrier uses a carbon carrier pretreated with dicarboxylic acid according to the first step described above.

탄소 담체의 평균 입경, 비표면적 및 형태는 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 알려진 통상적인 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다.The average particle diameter, specific surface area and form of the carbon carrier are not particularly limited and can be appropriately adjusted within the ordinary range known in the art.

이때 탄소 담체는 팔라듐 전구체 용액 내에 단독 투입하거나 또는 탄소 담체와 물을 혼합하여 투입할 수 있다. 탄소 담체 자체의 수분 함량이 많은 경우에는 물을 혼합하지 않고 투입할 수도 있고 탄소 담체 자체의 수분 함량이 많은 경우에는 물을 혼합하여 투입할 수 있다.At this time, the carbon carrier may be introduced alone into the palladium precursor solution or mixed with the carbon carrier and water. When the water content of the carbon carrier itself is large, the water may be added without mixing with water. In the case where the water content of the carbon carrier itself is large, water may be mixed and introduced.

(5) 탄소 담체에 팔라듐을 담지한다(이하 제5단계라고 함).(5) The palladium is supported on the carbon carrier (hereinafter referred to as the fifth step).

제5단계의 바람직한 일례를 들면, (5-1) 탄소 담체가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 산화제를 투입하고 일정 온도 범위에서 교반하며 (5-2) 산화제 주입을 통해 팔라듐 전구체 용액의 pH를 5~11 범위로 일정 시간 동안 유지시킴으로써 탄소 담체에 팔라듐을 담지한다.In a preferred example of the fifth step, (5-1) an oxidant is added to a palladium precursor solution to which a carbon support is added, stirring is performed at a temperature range of (5-2), and the pH of the palladium precursor solution is adjusted to 5 to 11 Lt; RTI ID = 0.0 >% < / RTI > to the palladium on the carbon support.

이때 온도는 팔라듐이 탄소 담체에 담지될 수 있는 온도라면 특별히 제한되지 않지만, 70 내지 90로 유지하며 교반하는 것이 바람직하다. 70 미만인 경우에는 팔라듐이 탄소 담체에 담지되는 시간이 늦어지거나 담지가 잘 되지 않고, 90를 초과하는 경우 팔라듐의 분산도가 떨어지게 된다.At this time, the temperature is not particularly limited as long as palladium can be supported on the carbon support, but it is preferable to maintain the temperature at 70 to 90 ° C. When the amount is less than 70, the palladium is carried on the carbon carrier at a slow time or in a poor manner, and when it exceeds 90, the palladium dispersion becomes poor.

본 실시예에서, 산화제는 당 분야에 알려진 통상적인 성분을 사용할 수 있으며, 일례로 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 수산화나트륨 수용액의 농도는 본 발명의 공정에 큰 영향을 주지 않으나, 수산화나트륨 수용액의 농도에 따라 주입량 및 시간을 적절히 변화시켜 주어야 한다.In this embodiment, the oxidizing agent may be a conventional component known in the art. For example, it is preferable to use an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH). At this time, the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution does not greatly affect the process of the present invention, but the amount and time of the injection should be appropriately changed according to the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution.

구체적으로는 10~40 중량% 수산화나트륨 수용액을 정량 펌프를 이용하여 일정 속도로 주입하여 특정 pH에 도달한 후, 해당 pH를 유지할 수 있도록 지속적으로 수산화나트륨 수용액을 주입한다. 이와 같은 방법에 의하면 수산화나트륨 수용액의 주입량 및 시간을 조절하는 것이 용이하다.Specifically, 10 to 40% by weight aqueous solution of sodium hydroxide is injected at a constant rate using a metering pump, and after reaching a specific pH, an aqueous solution of sodium hydroxide is continuously injected so that the pH can be maintained. According to this method, it is easy to control the injection amount and time of the sodium hydroxide aqueous solution.

이와 같이 산화제인 수산화나트륨 수용액 주입을 통해 팔라듐 전구체 용액의 pH가 변화된다. 이때, 팔라듐 전구체 용액의 pH는 5 내지 11 범위로 일정하게 유지시키는 것이 바람직하며, 유지시간은 15분 내지 120분이 바람직하다.In this way, the pH of the palladium precursor solution is changed by injecting an aqueous solution of sodium hydroxide, which is an oxidizing agent. At this time, the pH of the palladium precursor solution is preferably kept constant in the range of 5 to 11, and the holding time is preferably 15 to 120 minutes.

이 과정에 의해 액상으로 녹아있는 Pd2 +가 수산화 나트륨과 반응하면서 Pd(OH)2 입자를 생성하여 탄소 담체에 담지된다. 탄소 담체에는 다이카복실산이 코팅되어 있으므로 팔라듐 입자는 20~30%의 높은 분산도로 탄소 담체에 담지된다.In this process, Pd 2 + dissolved in the liquid phase reacts with sodium hydroxide to form Pd (OH) 2 particles, which are carried on the carbon carrier. Since the dicarboxylic acid is coated on the carbon carrier, the palladium particles are supported on the carbon carrier at a high dispersion of 20 to 30%.

(6) 팔라듐이 담지된 탄소 담체에서 담지된 팔라듐을 환원시킨다.(이하 제6단계라고 함)(6) The palladium supported on the palladium-supported carbon carrier is reduced (hereinafter referred to as the sixth step)

제6단계의 바람직한 일례를 들면, (6-1) 팔라듐이 담지된 탄소 담체가 포함되어 있는 상태인 제5단계에서 제조된 용액에 환원제를 투입하고, (6-2) 환원제가 투입된 위 용액을 일정 온도 범위에서 일정 시간 교반시키며 유지하여 팔라듐을 환원시킨다.As a preferable example of the sixth step, for example, (6-1) a reducing agent is added to the solution prepared in the fifth step in which the palladium-supported carbon carrier is contained, (6-2) the solution in which the reducing agent is introduced The palladium is reduced by stirring for a certain time at a constant temperature range.

이 과정에 의해 탄소 담체에 Pd(OH)2 형태로 담지된 팔라듐 입자가 환원되어 팔라듐 금속 입자가 생성된다. 이때 환원제는 여러 종류를 사용할 수 있지만 환원력이 우수한 하이드라진(Hydrazine, N2H4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 포름알데히드(HCHO) 등을 사용하는 것이 바람직하다.By this process, the palladium particles supported on the carbon carrier in the form of Pd (OH) 2 are reduced to produce palladium metal particles. At this time, various kinds of reducing agents can be used, but it is preferable to use hydrazine (N 2 H 4 ), sodium borohydride (NaBH 4 ), formaldehyde (HCHO) or the like having excellent reducing power.

(7) 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 여과 및 세척한다(이하 제7단계라고 함).(7) The palladium-loaded carbon support is filtered and washed (hereinafter referred to as step 7).

환원 공정을 마치고 팔라듐이 담지된 탄소 담체가 포함되어 있는 제6단계에서 제조된 용액을 여과 및 세척한다. 이때 세척은 3~4회가 바람직하다.After the reduction process is completed, the solution prepared in the sixth step containing the palladium-supported carbon support is filtered and washed. In this case, washing is preferably 3 to 4 times.

제7단계에서, 팔라듐/탄소 촉매를 여과 및 세척하는 방법은 당 업계에 공지된 통상적인 방법을 제한 없이 사용할 수 있다.In the seventh step, the palladium / carbon catalyst may be filtered and washed by any conventional method known in the art without limitation.

(8) 여과 및 세척을 마친 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 건조 및 열처리한다(이하 제8단계라고 함)(8) The palladium-supported carbon support after filtration and washing is dried and heat-treated (hereinafter referred to as the eighth step)

세척을 마친 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 오븐에서 일정 온도로 일정 시간 건조한 후 수소(H2) 기체를 사용하여 일정 온도로 일정 시간 열처리 한다. 이 과정에 의해 수분이 제거되고 탄소 담체에 코팅된 유기물을 제거할 수 있다. 말레산의 경우 300 이하에서 제거가 가능하다.The washed palladium-loaded carbon support is dried in the oven at a constant temperature for a certain period of time and then heat-treated at a constant temperature for a certain period of time using hydrogen (H 2 ) gas. This process removes moisture and removes the organic material coated on the carbon carrier. In the case of maleic acid, removal is possible below 300.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 다이카복시산에 의해 작용기를 분산시키고 화학적 흡착에 의해 팔라듐이 흡착되도록 함으로써 입자의 크기가 작고, 팔라듐 함량과 분산도가 높으며, 활성이 우수한 팔라듐/탄소 촉매를 제조할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, palladium / carbon catalyst having small particle size, high palladium content and high degree of dispersion, and excellent activity can be obtained by dispersing the functional group by dicarboxylic acid and adsorbing palladium by chemical adsorption Can be produced.

본 발명에서 제조된 팔라듐/탄소 촉매는 당 분야에 알려진 수소화반응의 촉매로 유용하게 사용될 수 있으며, 그 외 팔라듐 촉매가 요구되는 다양한 분야에 유용하게 적용될 수 있다.
The palladium / carbon catalyst prepared in the present invention may be usefully used as a catalyst for a hydrogenation reaction known in the art, and may be usefully applied to various fields where a palladium catalyst is required.

다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 하기 실시예 및 비교예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.Next, an embodiment of a method for producing a palladium / carbon catalyst according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The following examples and comparative examples are merely illustrative of one embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples and comparative examples.

[[ 실시예Example 1] One]

<담지체 준비><Preparation of Carrier>

1) 활성탄을 3% 염산에 20 중량%로 슬러리화하여 50℃ 조건으로 30분간 교반한 후 여과 및 세척하였다. 여과된 활성탄 케이크의 함수율은 50~60 중량%였다.1) Activated carbon was slurried in 3% hydrochloric acid at 20% by weight, stirred at 50 ° C for 30 minutes, and then filtered and washed. The water content of the filtered activated carbon cake was 50 to 60% by weight.

2) 여과된 활성탄의 함수율을 보정하여 활성탄의 농도가 10 중량%가 되도록 이온교환수를 첨가하였다.2) The water content of the filtered activated carbon was corrected, and ion-exchanged water was added so that the concentration of activated carbon was 10% by weight.

3) 위와 같이 제조된 10 중량% 농도의 활성탄 45g을 계량하여 취득하였다.3) 45 g of 10 wt% active carbon prepared as above was weighed and obtained.

4) 취득된 활성탄에 0.1 중량%에 해당하는 말레산 0.045g을 첨가하고 80℃에서 교반하여 담지체 용액을 준비하였다.4) 0.045 g of maleic acid corresponding to 0.1% by weight was added to the obtained activated carbon and stirred at 80 캜 to prepare a carrier solution.

<팔라듐(Pd) 입자 준비>&Lt; Preparation of palladium (Pd) particles >

5) PdCl2 8.4g(Pd 59.5%)을 계량하여 증류수 1000㎖에 녹인 후 35% HCl 5㎖를 첨가하고 교반하였다.5) 8.4 g of PdCl 2 (59.5% of Pd) was weighed and dissolved in 1000 ml of distilled water, followed by addition of 5 ml of 35% HCl and stirring.

6) PdCl2 용액을 60℃까지 가열하여 30분간 용해하고 마이크로 필터(Micro filter)를 사용하여 불용분을 제거하였다.6) The PdCl 2 solution was heated to 60 ° C and dissolved for 30 minutes, and insolubles were removed using a microfilter.

7) 마이크로 필터를 통과한 여액을 50℃로 가열하여 교반하고 10% Na2CO3 용액을 서서히 적가하여 pH 4.0을 유지하였다.7) The filtrate having passed through the microfilter was heated to 50 ° C and stirred, and 10% Na 2 CO 3 solution was slowly added dropwise to maintain pH 4.0.

8) 상기 7)번 용액을 상기 4)번 용액에 투입하여 80℃에서 교반하고 10% 수산화나트륨(NaOH) 용액을 정량펌프를 사용하여 적가한 후 pH를 7.0±0.3으로 조절하였고 30분간 동일 pH를 유지시켰다.8) The solution 7) was added to the solution 4), stirred at 80 ° C, 10% sodium hydroxide solution was added dropwise using a metering pump, pH was adjusted to 7.0 ± 0.3, Respectively.

9) 50%로 희석된 하이드라진(Hydrazine)을 50g을 30분간 균일하게 투입하고 80℃ 조건에서 60분간 교반하였다.9) 50 g of hydrazine diluted to 50% was added uniformly for 30 minutes, and the mixture was stirred at 80 ° C for 60 minutes.

10) 활성탄에 팔라듐 입자의 담지가 완료된 상기 9)의 용액을 가압 여과(filter press)하고 이온교환수로 세정하였다.10) The solution of the above 9) in which palladium particles were supported on activated carbon was subjected to filter press and washed with ion exchange water.

11) 상기 10)에서 얻어진 여과물을 100℃ 오븐에서 10시간 건조 후 5% H2를 사용하여 500℃에서 1시간 열처리하여 팔라듐/탄소 촉매를 얻었다.11) The filtrate obtained in 10) was dried in an oven at 100 ° C for 10 hours and then heat-treated at 500 ° C for 1 hour using 5% H 2 to obtain a palladium / carbon catalyst.

[[ 비교예Comparative Example 1] One]

1) 5 중량% 염산 수용액을 제조하였다.1) A 5 wt% hydrochloric acid aqueous solution was prepared.

2) 상기 1)번 용액에 팔라듐 전구체(PdCl2, 5.55g) 10 중량%(Carbon 담체 대비)를 투입한 후 60℃로 가열하여 완전 용해시켰다. 용해가 완료되면 용액의 온도를 상온으로 낮추었다.2) 10% by weight (relative to the carrier) of palladium precursor (PdCl 2 , 5.55 g) was added to the solution of the above 1), and the solution was completely dissolved by heating to 60 ° C. When the dissolution was completed, the temperature of the solution was lowered to room temperature.

3) 상기 2)번 용액에 10 중량% 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 정량 펌프를 이용하여 주입하였다. 이때 수산화 나트륨 수용액은 50g을 첨가하였다.3) A 10 wt% aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) was injected into the solution of the above 2) by using a metering pump. At this time, 50 g of aqueous sodium hydroxide solution was added.

4) 수산화나트륨 수용액을 주입한 후 팔라듐 전구체 용액의 pH를 5.5±1로 일정하게 유지시켜 30분간 교반하였다.4) After the aqueous solution of sodium hydroxide was injected, the pH of the palladium precursor solution was kept constant at 5.5 ± 1 and stirred for 30 minutes.

5) 상기 4)번 팔라듐 전구체 용액에 탄소 담체와 물을 1 : 10 중량비로 혼합하여 주입하였다.5) Carbon carrier and water were mixed and injected into the 4) palladium precursor solution at a weight ratio of 1:10.

6) 최종 용액을 72.5℃로 승온하여 30분간 교반하였다.6) The temperature of the final solution was raised to 72.5 占 폚 and stirred for 30 minutes.

7) 상기 6)번 용액에 35 중량% 포름알데히드(HCOH) 수용액 27g을 첨가하였다.7) To the solution of 6), 27 g of a 35% by weight aqueous solution of formaldehyde (HCOH) was added.

8) 상기 7)번 용액을 여과 및 세척하여 팔라듐/탄소 촉매를 얻었다.8) The solution 7) was filtered and washed to obtain a palladium / carbon catalyst.

본 비교예는 기존의 방법 중 하나를 사용하였을 때의 예이다. 다이카복실산으로 탄소 담체를 전처리하는 과정이 없으므로 분산도와 활성(반응성)이 낮으며 탄산나트륨으로 팔라듐 전구체 용액을 전처리하는 과정이 없으므로 팔라듐 입자의 크기가 큼을 확인하였다. This comparative example is an example when one of the existing methods is used. Since there is no process of pretreating the carbon carrier with dicarboxylic acid, the dispersion and activity (reactivity) are low and palladium precursor solution is not pre-treated with sodium carbonate.

[[ 비교예Comparative Example 2] 2]

1) 5중량% 염산 수용액을 제조하였다.1) A 5 wt% hydrochloric acid aqueous solution was prepared.

2) 상기 1)번 용액에 팔라듐 전구체(PdCl2 , 5.55g) 10중량%(Carbon 담체 대비)를 투입한 후 60℃로 가열하여 완전 용해시켰다. 용해가 완료되면 용액의 온도를 상온으로 낮추었다.2) 10% by weight (relative to the carrier) of palladium precursor (PdCl 2 , 5.55 g) was added to the solution of the above 1), and the solution was completely dissolved by heating to 60 ° C. When the dissolution was completed, the temperature of the solution was lowered to room temperature.

3) 10 중량% 탄산나트륨(Na2CO3) 수용액을 활성탄에 주입하였다. 이때 탄산나트륨 수용액은 60.3g을 첨가하였다.3) An aqueous 10 wt% sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) solution was injected into the activated carbon. At this time, 60.3 g of an aqueous sodium carbonate solution was added.

4) 상기 3)번 용액에 2)번 팔라듐 전구체 용액을 주입하고 교반시킨 뒤 80℃까지 승온시켰다.4) Palladium precursor solution No. 2) was poured into the solution of the above 3), stirred and then heated to 80 ° C.

5) 상기 4)번 용액에 10 중량% 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 첨가하였다. 이때 수산화나트륨 수용액의 양은 11.1g이 바람직하다.5) To the solution of 4) above, a 10 wt% aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) was added. The amount of the aqueous solution of sodium hydroxide is preferably 11.1 g.

6) 상기 5)번 용액에 수소 가스를 이용하여 20㎖/min으로 2시간 동안 주입하였다.6) The solution of 5) was injected at 20 ml / min for 2 hours using hydrogen gas.

7) 상기 6)번 용액을 여과 및 세척하였다.7) Solution 6) was filtered and washed.

본 비교예는 대체적으로 실시예와 비슷한 공정이나 탄소 담체를 다이카복시산으로 전처리하지 않았을 때의 예이다. 이에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매의 분산도와 활성이 낮음을 확인하였다. This comparative example is generally a process similar to the embodiment or an example in which the carbon carrier is not pretreated with dicarboxylic acid. It was confirmed that the prepared palladium / carbon catalyst had low dispersibility and activity.

위와 같이 본 발명의 실시예에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매와 비교예 1 내지 비교예 2에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매에 대하여 아래와 같이 비교실험을 수행하였다.The following comparative experiments were performed on the palladium / carbon catalyst prepared according to the present invention and the palladium / carbon catalyst prepared according to Comparative Examples 1 to 2 as described above.

[[ 실험예Experimental Example 1] 팔라듐/탄소 촉매의 수분 함량의 정량화 1] Quantification of the water content of the palladium / carbon catalyst

실시예 1과 비교예 1~2에 따라 제조된 팔라듐/탄소 촉매의 평가를 위해 각 촉매의 수분 함량을 정량화하였다. 가압 여과로 탈수공정을 완료하고 팔라듐/탄소 촉매의 수분을 분석하고 동일한 팔라듐 양이 되도록 하여 실험에 사용하였다. 각 팔라듐 촉매의 수분 함량은 52±0.5 중량%였다. 이를 표 1에 나타내었다.The moisture content of each catalyst was quantified for evaluation of the palladium / carbon catalyst prepared according to Example 1 and Comparative Examples 1-2. The dehydration process was completed by pressure filtration and the water content of the palladium / carbon catalyst was analyzed and used in the experiment to obtain the same amount of palladium. The water content of each palladium catalyst was 52 ± 0.5 wt%. This is shown in Table 1.

항목Item 실시예Example 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 수분함량(중량%)Water content (% by weight) 52.352.3 51.851.8 52.152.1

[[ 실험예Experimental Example 2] 팔라듐/탄소 촉매의 특성 평가 2] Characterization of palladium / carbon catalysts

실시예 1 및 비교예 1~2의 3개 촉매에 대해서, 팔라듐(Pd) 함량, 입자크기, 분산도, 촉매의 반응성 결과를 하기와 같이 평가하였다.The palladium (Pd) content, the particle size, the degree of dispersion, and the reactivity of the catalyst were evaluated for the three catalysts of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 as follows.

이때 반응성 평가결과는 dibenzylether의 O-debenzylation 반응을 반응 모델로 하여 측정하였으며, 반응시간 20분 후 전환율을 기록하였다. 이에 대한 결과를 표 2에 나타내었다. At this time, the reaction evaluation result was measured by using O-debenzylation reaction of dibenzylether as a reaction model, and conversion rate was recorded after 20 minutes of reaction time. The results are shown in Table 2.

특성항목Dimension 실시예1Example 1 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 Pd 함량(중량%)Pd content (% by weight) 9.989.98 9.219.21 9.579.57 입자크기(nm)Particle Size (nm) 3.13.1 18.518.5 8.78.7 금속분산도(%)Metal Dispersibility (%) 25.825.8 11.211.2 15.415.4 반응성 결과(%)Reactivity results (%) 99.299.2 88.488.4 92.392.3

실험 결과, 실시예의 촉매가 비교예 1~2에 비해, 높은 팔라듐(Pd) 함량과 균일한 금속 분산도, 더 높은 반응 활성을 나타내었다. As a result of the experiment, the catalysts of the examples exhibited higher palladium (Pd) content, uniform metal dispersion, and higher reaction activity than those of Comparative Examples 1 and 2.

또한 실시예의 경우 5nm 이하의 팔라듐 입자가 담체 표면에 고르게 분포하는 것이 관측되었지만, 비교예 1~2의 경우 팔라듐 입자의 뭉침 현상(조대화)이 관측되었다.
Further, in the case of the examples, it was observed that the palladium particles of 5 nm or less were evenly distributed on the surface of the carrier, but in the case of Comparative Examples 1 to 2, agglomeration phenomenon of palladium particles was observed.

상술한 본 발명의 특정한 설명은 당업자에 의하여 다양하게 실시될 가능성이 있는 것이 자명한 일이다.It is apparent that the specific description of the present invention described above is susceptible to various implementations by those skilled in the art.

이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위 내에 속한다고 할 것이다.It will be appreciated that those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (5)

다이카복실산으로 전처리된 탄소 담체를 준비하는 제1단계,
팔라듐 전구체를 산 용액에 용해시켜 팔라듐 전구체 용액을 제조하는 제2단계,
상기 제2단계에서 제조된 팔라듐 전구체 용액에 pH를 높이기 위한 전처리제를 투입하는 제3단계,
상기 제3단계에서 제조된 팔라듐 전구체 용액에 상기 제1단계에서 준비한 탄소 담체를 투입하는 제4단계,
탄소 담체가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 산화제를 투입하고 교반하는 제5단계,
산화제가 투입된 팔라듐 전구체 용액에 환원제를 투입하고 교반하는 제6단계,
상기 제6단계에 의해 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 여과 및 세척하는 제7단계 및
여과 및 세척된 팔라듐이 담지된 탄소 담체를 열처리하는 제8단계
를 포함하고,
상기 탄소 담체는 활성탄이고,
상기 제1단계는,
활성탄을 슬러리화하고 교반한 후 여과 및 세척하여 수분이 함유된 활성탄 케이크를 제조하는 단계,
상기 활성탄 케이크의 함수율을 10~15 중량%가 되도록 보정하는 단계 및
함수율이 보정된 상기 활성탄 케이크를 다이카복실산을 이용하여 처리하여 상기 다이카복실산이 활성탄에 코팅되도록 하는 단계
를 포함하는 팔라듐/탄소 촉매의 제조방법.
A first step of preparing a carbon carrier pretreated with a dicarboxylic acid,
A second step of dissolving the palladium precursor in an acid solution to prepare a palladium precursor solution,
A third step of adding a pretreatment agent for increasing the pH to the palladium precursor solution prepared in the second step,
A fourth step of injecting the carbon carrier prepared in the first step into the palladium precursor solution prepared in the third step,
A fifth step of adding an oxidant to the palladium precursor solution into which the carbon support is introduced and stirring the mixture,
A sixth step of adding a reducing agent to the palladium precursor solution to which the oxidizing agent has been added and stirring the mixture,
A seventh step of filtering and washing the palladium-supported carbon carrier by the sixth step, and
Step 8 for heat-treating the filtered and washed palladium-loaded carbon support
Lt; / RTI &gt;
The carbon carrier is activated carbon,
In the first step,
Slurrying and stirring the activated carbon, filtering and washing the activated carbon to prepare an activated carbon cake containing moisture,
Correcting the water content of the activated carbon cake to be 10 to 15% by weight, and
Treating the activated carbon cake in which the moisture content is corrected with dicarboxylic acid to coat the activated carbon with the dicarboxylic acid
&Lt; / RTI &gt;
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1단계에서,
상기 다이카복실산은 말레산이고, 상기 말레산은 활성탄의 중량 대비 0.1~0.2 중량%인 것을 특징으로 하는
팔라듐/탄소 촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the first step,
Wherein the dicarboxylic acid is maleic acid and the maleic acid is 0.1 to 0.2% by weight, based on the weight of activated carbon
Palladium / carbon catalyst.
제1항에 있어서,
상기 제3단계에서,
상기 전처리제는 탄산나트륨 수용액이고,
상기 탄산나트륨 수용액의 농도는 5 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는
팔라듐/탄소 촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the third step,
Wherein the pretreatment agent is an aqueous solution of sodium carbonate,
And the concentration of the sodium carbonate aqueous solution is 5 to 20% by weight
Palladium / carbon catalyst.
삭제delete
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