PT/alumina 촉매상에서의 benzene의 수소화 반응

소개

이 번 실험은 연속식 미분 반응기를 사용하여 알루미나를 담체로 한 Pt촉매상에 서 벤젠의 기상 수소화반응의 반응차수, 활성화 에너지 및 반응속도상수를 얻고 자하는것 이다.

목차

서론
이론
실험장치 및 방법
결과 및 토론
결론

본문내용

2. 토론
이번 실험은 연속식 미분 반응기를 사용하여 알루미나를 담체로 한 Pt촉매상에 서 벤젠의 기상 수소화반응의 반응차수, 활성화 에너지 및 반응속도상수를 얻는 것 이다.
실험은 GC를 이용해서 시클로헥산(CH)의 peak area를 구한다. 이것을 이용해 ln () VS ln를 plot하면 반응차수 와 k값을 구한다. 우리가 구하고자 하는 것은 k값을 구하기 위해 k= ’ /식을 이용해 k(=0.000003623)를 구했다. 이 k값을 이용해 Arrhenius( )식을 사용하면 활성화 에너지(E)를구할 수 있다. 우리가 구한 E= 42.42KJ/mol이다.
다른 문헌에서 Ni, Pt 촉매를 사용한 연구에 의하면 453K이하의 반응온도에서 활성화 에너지는 37.6~67KJ/mol정도이고 473K이상에서는 -96KJ/mol정도로 나와있다. 문헌과 비교해 볼 때 우리가 구한 E는 13%정도 오차가 있다. 또, Rh/-촉매를 사용했을 경우 벤젠의 수소화반응을 살펴보면 383K에서의 활성화 에너지는 48.1KJ/mol이었고 473K이상에서의 활성화에너지는 -62.8KJ/mol이었다. 이것으로 보아 촉매(Pt,Ni)를 사용하면 활성화 에너지()값을 낮출 수 있기 때문에 반응속도를 높일 수 있다.
이제 반응속도와 분압의 관계를 알아보자. 우리는 실험에서 돌턴의 부분압력 법칙 ( )을 이용하였다. 수소 분압이 작아질수록 반응속도가 급격히 감소 하였으며 반응차수도 현저히 변화하였다. 이는 수소 분압이 작아질수록 수소의 화학흡착량이 작아져서 벤젠의 수소화 반응에 필요한 수소의 흡착량이 부족하기 때문이며 이로 인해서 반응의 율속단계가 변화하는 구간으로 생각된다. 온도가 증가함에 따라 반응차수도 증가하였으며 수소분압이 작아질수록 반응차수의 변화가 빨리 일어나는 경향이 있다. 벤젠 분압과 반응속도와의 관계를 보면 벤젠 분압에 대한 반응차수는 수소분압에 비해 온도가 증가하여도 거의 변화가 없다. 이는 벤젠이 수소보다 강한 흡착을 하기 때문이다.
결과적으로 반응속도를 높이기 위해서는 높은 온도와 촉매(Pt,Ni)를 사용하면 된다. 촉매(Pt,Ni)를 사용하면 활성화 에너지()값을 낮출 수 있기 때문에 반응속도를 높일 수 있다.

Ⅴ. 결론
이 번 실험은 연속식 미분 반응기를 사용하여 알루미나를 담체로 한 Pt촉매상에 서 벤젠의 기상 수소화반응의 반응차수, 활성화 에너지 및 반응속도상수를 얻고 자하는것 이다. 실험 결과, 이고, 반응속도상수(k)는 0.000003623, 반응차수 ()는 0.9455, 활성화 에너지(E)는 42.42KJ/mol을 구했다. Pt/alumina 촉매는 벤젠의 수소화반응에 유효한 작용을 하는 것을 확인할 수 있었다.

참고자료

· 없음