메조기공 코발트 촉매의 구조적 안정성과 Fischer-Tropsch 활성 간 상관관계 연구

Optimizing Reduction Temperature of Mesoporous Cobalt Catalysts for Enhanced Fischer-Tropsch Synthesis Performance

KIT-6 주형법으로 합성된 메조기공 Co₃O₄ 촉매의 환원 온도가 Fischer-Tropsch 합성(FTS) 활성 및 구조 안정성에 미치는 영향을 조사하였다. 250 ℃와 300 ℃에서 환원된 촉매는 3차원 메조기공 구조를 유지하며 약 90%의 CO 전환율과 78%의 C₅₊ 탄화수소 선택도를 나타냈으며, 그에 반해 400 ℃ 환원 시 기공 붕괴와 코발트 입자 응집으로 전환율이 감소함을 확인하였다. BET, XRD, TPR 분석을 통해 구조-활성 상관관계를 규명하였으며, 메조기공 코발트 촉매의 경우 활성화 조건 최적화가 FTS 성능과 장기 안정성 향상에 핵심적임을 실험으로 확인하였다.

The effect of reduction temperature on mesoporous Co₃O₄ catalysts synthesized via the KIT-6 hard-template method was investigated for Fischer-Tropsch synthesis (FTS). Catalysts reduced at 250 ℃ and 300 ℃ preserved the 3D mesoporous structure, achieving CO conversion of approximately 90% and C₅₊ hydrocarbon selectivity up to 78%. In contrast, reduction at 400 ℃ led to pore collapse and cobalt particle aggregation, resulting in a decreased conversion. BET, XRD, and TPR analyses confirmed the strong correlation between structure and catalytic activity. These results demonstrate that optimizing the reduction conditions of mesoporous cobalt catalysts is crucial for maximizing FTS performance and long-term catalyst stability.