JP6494803B2 - フェライト金属酸化物触媒の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、フェライト金属酸化物触媒の製造方法に関する。
n−ブテンの酸化的脱水素化反応に関与するフェライト金属酸化物触媒に含有された2価カチオンは、反応生成物である1,3−ブタジエンの収率に影響を及ぼす。特に、亜鉛、マンガン、マグネシウムフェライトは、他の種類の金属フェライトに比べて1,3−ブタジエンの選択度に優れたものと知られている。
n−ブテンの酸化的脱水素化反応を行うに際して、従来のフェライト金属酸化物触媒は、物理的混合および共沈方法により製造された。このような共沈方法は、金属酸化物触媒の製造時に通常用いられているが、多段の工程を含むので経済的に不利であり、触媒の製造後に濾過および洗浄過程で多量の廃水が発生するという問題がある。
これに対し、韓国特許登録第10−1340621号には、噴霧熱分解を利用して触媒の製造工程を単純化したが、高温処理が短時間に行われて、触媒の安定性が低く、製造された触媒内に水分、硝酸塩などの副産物が多量残留して、触媒の純度が低下する問題がある。
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、フェライト金属酸化物触媒の純度および構造的安定性を向上させることができるフェライト金属酸化物触媒の製造方法およびこれを通じて製造されたフェライト金属酸化物触媒を使用した1,3−ブタジエンの製造方法を提供する。
本発明の一態様は、(a)マグネシウム硝酸塩前駆体および鉄硝酸塩前駆体を極性溶媒に溶解させて、前駆体溶液を製造する段階と、(b)前記前駆体溶液をキャリアガスを利用して反応器の内部に噴霧しながら熱分解させて、触媒粉末を形成する段階と、(c)前記触媒粉末を貯蔵槽に運搬した後、前記貯蔵槽でか焼する段階とを含むフェライト金属酸化物触媒の製造方法を提供する。
一実施例において、前記(a)段階で、前記マグネシウム硝酸塩前駆体および前記鉄硝酸塩前駆体をマグネシウムおよび鉄のモル比が1.5〜2.5:1となるように混合し得る。
一実施例において、前記(a)段階で、前記マグネシウム硝酸塩前駆体および前記鉄硝酸塩前駆体がそれぞれ硝酸マグネシウムおよび硝酸鉄であってもよい。
一実施例において、前記(a)段階で、前記極性溶媒が蒸留水であってもよい。
一実施例において、前記(b)段階で、前記キャリアガスが空気であってもよい。
一実施例において、前記(b)段階で、前記空気の圧力が2気圧〜4気圧であってもよい。
一実施例において、前記(b)段階で、前記熱分解温度が500℃〜900℃であってもよい。
一実施例において、前記(c)段階で、前記か焼温度が500℃〜600℃であってもよい。
一実施例において、前記(c)段階で、前記か焼が1時間〜4時間行われ得る。
また、本発明の他の態様は、前記製造方法により製造されるフェライト金属酸化物触媒を提供する。
また、本発明のさらに他の態様は、前記フェライト金属酸化物触媒を反応器に充填する段階と、前記反応器にn−ブテンを含有する反応混合物を注入して通過させる段階とを含む1,3−ブタジエンの製造方法を提供する。
一実施例において、前記反応混合物が、n−ブテン4〜12体積%、空気16〜30体積%、およびスチーム60〜80体積%を含むことができる。
一実施例において、前記反応混合物を100h−1〜700h−1の空間速度(GHSV、Gas Hourly Space Velocity)で注入し得る。
一実施例において、前記反応器の温度を300℃〜500℃に調節し得る。
本発明の一態様によるフェライト金属酸化物触媒の製造方法は、触媒粉末を所定の温度で所定の時間の間にか焼する段階をさらに行うことによって、触媒粉末の活性と安定性を向上させることができ、触媒内に残留する水分および硝酸塩を減少させて触媒の純度を増加させることができる。
また、か焼段階をさらに行うことによって製造された触媒をn−ブテンの酸化的脱水素化反応に利用する場合、1,3−ブタジエンの選択度および純度を向上させることができる。
本発明の効果は、上記の効果に限定されるものではなく、本発明の詳細な説明または特許請求の範囲に記載された発明の構成から推論可能なすべての効果を含むものと理解すべきである。
図1は、本発明の一実施例によるフェライト金属酸化物触媒の製造方法を図式化した図である。 図2は、本発明の一実施例および比較例により製造されたフェライト金属酸化物触媒のX線回折分析(XRD)結果を示す図である。 図3は、本発明の一実施例および比較例により製造されたフェライト金属酸化物触媒の映像顕微鏡のイメージを示す図である。
以下では、添付の図面を参照して本発明を説明する。しかし、本発明は、いろいろな異なる形態で具現され得、したがって、ここで説明する実施例に限定されるものではない。また、図面において本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全般において類似した部分については、類似の参照符号を付与した。
明細書全般において、任意の部分が他の部分と「連結」されているというとき、これは、「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の部材を介して「間接的に連結」されている場合も含む。また、任意の部分が或る構成要素を「含む」というとき、これは、特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに具備できることを意味する。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例によるフェライト金属酸化物触媒の製造方法を図式化した図である。
図1を参照すると、本発明の一実施例によるフェライト金属酸化物触媒の製造方法は、(a)マグネシウム硝酸塩前駆体および鉄硝酸塩前駆体を極性溶媒に溶解させて、前駆体溶液を製造する段階と、(b)前記前駆体溶液をキャリアガスを利用して反応器の内部に噴霧しながら熱分解させて、触媒粉末を形成する段階と、(c)前記触媒粉末を貯蔵槽に運搬した後、前記貯蔵槽でか焼する段階とを含むことができる。
前記(a)段階で、前記前駆体の溶解度を高めるために、溶液の温度を10℃〜80℃、好ましくは15℃〜60℃、より好ましくは25℃〜40℃で調節し得る。
前記マグネシウム硝酸塩前駆体および前記鉄硝酸塩前駆体をマグネシウムおよび鉄のモル比が1.5〜2.5:1となるように混合し得る。前記マグネシウムおよび鉄のモル比を前記範囲に調節する場合、前記フェライト金属酸化物触媒の表面積と重量減少がそれぞれ60m/g〜100m/g、および20重量%以下であってもよい。
前記触媒の表面積が60m/g未満であれば、n−ブテンと触媒の接触面積が減少して1,3−ブタジエンの選択度が低下し得、100m/g超過であれば、接触時間が増加して副産物の生成量が増加し得る。また、前記重量減少が20重量%超過であれば、触媒の安定性と活性が低下し得る。
前記マグネシウム硝酸塩前駆体および前記鉄硝酸塩前駆体がそれぞれ硝酸マグネシウムおよび硝酸鉄であってもよいが、これに限定されるものではなく、それぞれの硝酸塩前駆体の代わりに、硫酸塩前駆体、塩化物前駆体、およびカーボネート前駆体よりなる群から選択される1種以上を使用してもよい。
前記極性溶媒が蒸留水であってもよいが、これに限定されるものではない。前記極性溶媒が蒸留水である場合、前駆体溶液内の不純物を最小化して、最終生成物であるフェライト金属酸化物触媒の純度を向上させることができる。
前記(b)段階で、前記キャリアガスが空気であってもよく、この際、前記空気の圧力が2気圧〜4気圧であってもよく、好ましくは3気圧であってもよい。前記空気の圧力が2気圧未満であれば、触媒粉末の粒度が大きくなり、表面積が減少して、1,3−ブタジエンの選択度が低下し得、4気圧超過であれば、費用が上昇して、経済的に不利であるだけでなく、固溶体が形成されたり、結晶構造が任意に変形して、触媒の活性が低下し得る。
前記(b)段階で、前記熱分解温度が500℃〜900℃であってもよく、好ましくは700℃〜800℃であってもよく、より好ましくは750℃であってもよい。前記熱分解温度が前記範囲を外れると、触媒が溶けて固溶体が形成されたり、触媒の結晶構造が任意に変形し得る。すなわち、前記範囲で熱分解を行う場合、マグネシウムおよび鉄よりなる活性金属が均一に分散したフェライト酸化物触媒粉末を製造できる。
前記(c)段階で、前記触媒粉末を貯蔵槽に運搬し、前記貯蔵槽でか焼することによって、前記触媒粉末を精製して純度を向上させることができ、これにより、前記触媒を利用して製造される1,3−ブタジエンの選択度および純度を向上させることができる。
本明細書において使用された用語「か焼(calcination)」とは、固体を加熱して熱分解または相転移を起こしたり、揮発成分を除去する熱処理過程を意味する。すなわち、前記か焼工程により、前記(b)段階で収得した前記触媒粉末の表面や内部に残留する水分、硝酸塩などを除去して、フェライト金属酸化物触媒の純度、安定性、および活性を向上させることができる。
前記(c)段階で、前記か焼温度が500℃〜600℃であってもよく、好ましくは530℃〜570℃であってもよく、より好ましくは550℃であってもよい。前記か焼温度が500℃未満であれば、触媒の純度向上効果が極めて弱く、600℃超過であれば、1,3−ブタジエンの選択度は向上するが、収率が急激に低下し得る。
また、前記(c)段階で、前記か焼が1時間〜4時間行われ得、好ましくは1時間〜3時間行われ得る。前記か焼時間が1時間未満であれば、触媒の純度の向上効果が極めて弱く、4時間超過であれば、n−ブテンの転換率が急激に低下し得る。
本発明によって製造されたフェライト金属酸化物触媒は、n−ブテンの酸化的脱水素化反応に使用されて、1,3−ブタジエンを生成することができ、この際、n−ブテンの転換率が70%〜90%であり、1,3−ブタジエンの選択度が80%〜90%であって、従来の製造方法に比べて顕著に向上し得る。
また、本発明によって製造されたフェライト金属酸化物触媒は、支持体なしにその粉末状の触媒自体が高い耐久性と寿命および反応活性を有し得る。ただし、必要に応じて前記フェライト金属酸化物触媒が支持体をさらに含むことができ、この際、支持体としてアルミナ、シリカまたはシリカ−アルミナよりなる群から選択される1種が使用できるが、これに限定されるものではない。
前記n−ブテンの酸化的脱水素化反応において、反応物は、n−ブテンの他に、空気およびスチーム(Steam)の混合気体をさらに含むことができ、前記反応物の混合比率は、n−ブテン:空気:スチーム=4〜12体積%:15〜25体積%:45〜80体積%であってもよく、より好ましくは5〜9体積%:16〜30体積%:60〜78体積%であってもよい。前記反応物の混合比率が前記範囲を外れると、反応活性が減少したり、副産物が増加し得る。
前記n−ブテンと空気の注入量は、マスフローコントローラ(mass flow controller)で調節され得、前記スチームの注入量は、微少流量ポンプで調節され得る。
前記反応物の注入量は、n−ブテンを基準として100h−1〜700h−1の空間速度(GHSV、Gas Hourly Space Velocity)で、好ましくは125h−1〜600h−1の空間速度で注入し得、より好ましくは150h−1〜500h−1の空間速度で注入し得る。前記空間速度が100h−1未満であれば、単位時間当たり生成水の量が少ないため、採算性に問題があり得、700h−1超過であれば、n−ブテンが触媒と反応し得る時間が短いため、未反応物が増加し得、1,3−ブタジエンの収率が低下し得る。
前記酸化的脱水素化反応は、300℃〜500℃、好ましくは330℃〜470℃、より好ましくは350℃〜450℃の温度範囲下で行われ得る。前記反応温度が350℃未満であれば、触媒の活性が低下して部分酸化反応を阻害し得、500℃超過であれば、C1〜C3の副産物が増加したり、反応物が完全酸化する問題がある。
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
実施例1
硝酸鉄(Fe(NO・6HO、SAMCHUN、98.5%、20.5kg)と硝酸マグネシウム(Mg(NO・6HO、SAMCHUN、98%、6.5kg)を蒸留水に溶解させ、撹拌しながら、マグネシウムおよび鉄が2:1のモル比で含有された溶液を製造した。製造された溶液を時間当たり3Lずつ空気(3気圧)をキャリアガスとして750℃の反応器の内部に噴霧しながら触媒粉末を製造した。製造された触媒粉末を貯蔵槽に運搬した後、500℃で3時間か焼して、マグネシウム−鉄酸化物触媒を製造した。
実施例2
か焼温度を550℃に設定したことを除いて、前記実施例1と同じ条件下にマグネシウム−鉄酸化物触媒を製造した。
実施例3
か焼温度を600℃に設定したことを除いて、前記実施例1と同じ条件下にマグネシウム−鉄酸化物触媒を製造した。
比較例1
前記実施例1と同じ条件でマグネシウム−鉄酸化物触媒を製造するが、か焼段階を省略した。
比較例2
か焼温度を650℃に設定したことを除いて、前記実施例1と同じ条件下にマグネシウム−鉄酸化物触媒を製造した。
実験例1:製造条件によるフェライト金属酸化物触媒の結晶分析
前記実施例1〜3および比較例1〜2によって製造されたマグネシウム−鉄酸化物触媒の結晶構造を確認するために、40kV、40mA条件でNi−Filterを使用するX線回折分析器(Siemens D−5005、Cukα=1.5418ÅA)でXRD分析を行い、その結果を図2に示した。図2を参照すると、触媒の製造条件に関係なく、マグネシウム−鉄酸化物触媒の結晶構造がスピネル構造であることを確認した。
実施例4
か焼時間を2時間に設定したことを除いて、前記実施例1と同じ条件下にマグネシウム−鉄酸化物触媒を製造した。
実施例5
か焼時間を1時間に設定したことを除いて、前記実施例1と同じ条件下にマグネシウム−鉄酸化物触媒を製造した。
比較例3
か焼温度を450℃に設定したことを除いて、前記実施例1と同じ条件下にマグネシウム−鉄酸化物触媒を製造した。
比較例4
か焼時間を30分に設定したことを除いて、前記実施例1と同じ条件下にマグネシウム−鉄酸化物触媒を製造した。
比較例5
か焼時間を5時間に設定したことを除いて、前記実施例1と同じ条件下にマグネシウム−鉄酸化物触媒を製造した。
実験例2:製造条件によるフェライト金属酸化物触媒の物性分析
前記実施例1〜5および比較例1〜5によって製造されたマグネシウム−鉄酸化物触媒の表面積を分析するために、体積式窒素吸着測定装置(Quantachrome、ASiQ AGC/TCD)を利用して窒素吸着量を測定した後、BET式を利用して表面積を計算し、その結果を下記表1に示した。
また、前記実施例1〜5および比較例1〜5によって製造されたマグネシウム−鉄酸化物触媒の重量減少を分析するために、熱重量分析装置(PerkinElmer、Pyris 6 TGA)を利用して空気の雰囲気下に常温で900℃まで昇温させて重量減少を測定し、その結果を下記表1に示した。
前記表1を参照すると、か焼段階を経たマグネシウム−鉄酸化物触媒の表面積が60〜100m/gであるのに対し、か焼段階を経なかった場合には、60m/g未満と示されることから、か焼段階を経たマグネシウム−鉄酸化物触媒が、相対的に大きい表面積を有することが分かる。
また、か焼段階を経たマグネシウム−鉄酸化物触媒の重量減少が3〜16重量%であるのに対し、か焼段階を経なかった場合には、20重量%を超過したものと示され、か焼段階を経たマグネシウム−鉄酸化物触媒が、相対的に安定した構造を有することが分かる。
また、か焼段階を経るものの、か焼温度を異なって設定した実施例1〜3および比較例2、3を比較してみると、か焼温度が600℃超過である場合、触媒の表面積が減少し、か焼温度が500℃未満である場合、触媒の表面積が減少し、重量減少が増加した。
また、か焼段階を経るものの、か焼時間を異なって設定した実施例1、4、5および比較例4、5を比較してみると、か焼時間が1時間未満の場合、触媒の表面積が減少し、重量減少が増加した。
このように、か焼段階を経るものの、か焼温度を500℃〜600℃、か焼時間を1時間以上にして製造されたマグネシウム−鉄酸化物触媒の表面積が大きく、重量減少が少ないため、か焼段階を経なかった触媒に比べて活性に優れており、安定した構造を有することが分かる。
実験例3:製造条件によるフェライト金属酸化物触媒の粒度および形状分析
前記実施例1および比較例1によって製造されたマグネシウム−鉄酸化物触媒の粒度および形状を分析するために、イメージング顕微鏡(ICAMSCOPE、SOMTECH)を利用してイメージを観察し、その結果を図3に示した。
図3を参照すると、実施例1によって製造された触媒粉末の粒度が、比較例1に比べて小さく、表面積が大きいことから、前記実験例2の結果と同一であることを確認した。
実験例4:フェライト金属酸化物触媒の製造条件による1,3−ブタジエンの反応性の分析
前記実施例1〜5および比較例1〜5によって製造されたマグネシウム−鉄酸化物触媒をステンレス反応器に充填し、空気を注入しながら370℃で活性化させた。反応物であるC4混合物(n−ブテン):空気:スチームの混合比が5.2体積%:17.2体積%:77.6体積%である混合気体を、400h−1の空間速度(GHSV、Gas Hourly Space Velocity)で前記反応器を通過するように流しながら、1,3−ブタジエンを製造した。n−ブテンの転換率、1、3−ブタジエンの選択度、および1,3−ブタジエンの収率をそれぞれ下記数式1〜3を利用して計算し、その結果を下記表2に示した。
前記表2を参照すると、か焼段階を経て製造されたマグネシウム−鉄酸化物触媒を使用した場合、1,3−ブタジエンの選択度が82%以上であるのに対し、か焼段階を経なかった場合には、82%未満と示されることから、実施例1〜5で製造されたマグネシウム−鉄酸化物触媒の活性が相対的に優れていることが分かる。
また、マグネシウム−鉄酸化物触媒の製造時にか焼段階を経るものの、か焼温度を異なって設定した実施例1〜3および比較例2、3の結果を比較してみると、か焼温度が500℃未満であれば(比較例3)、か焼段階を経なかった場合(比較例1)に比べて1,3−ブタジエンの選択度がむしろ減少し、か焼温度が600℃超過であれば(比較例2)、n−ブテン転換率および1,3−ブタジエン収率が急激に減少した。
なお、マグネシウム−鉄酸化物触媒の製造時にか焼段階を経るものの、か焼時間を異なって設定した実施例1、4、5および比較例4、5の結果を比較してみると、か焼時間が1時間未満であれば(比較例4)、か焼段階を経なかった場合(比較例1)に比べて1、3−ブタジエンの選択度がむしろ減少し、か焼時間が4時間超過であれば(比較例5)、n−ブテン転換率が急激に減少した。
前記のように、か焼段階をさらに経るものの、か焼温度と時間をそれぞれ500℃〜600℃、および1時間〜4時間で調節して製造されたマグネシウム−鉄酸化物触媒を使用して1,3−ブタジエンを製造する場合、n−ブテン転換率、1,3−ブタジエン収率、および1,3−ブタジエン選択度を向上させることができることを確認した。
前述した本発明の説明は、例示のためのものであり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態で容易に変形が可能であることを理解することができる。したがって、以上で記述した実施例は、すべての面において例示的なものであり、限定的でないものと理解すべきである。例えば、単一型と説明されている各構成要素は、分散して実施されてもよく、同様に、分散したものと説明されている構成要素も、結合された形態で実施され得る。
本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその均等の概念から導出されるすべての変更または変形された形態が、本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。

Claims (11)

  1. (a)マグネシウム硝酸塩前駆体および鉄硝酸塩前駆体を極性溶媒に溶解させて、前駆体溶液を製造する段階と、
    (b)前記前駆体溶液をキャリアガスを利用して反応器の内部に噴霧しながら熱分解させて、触媒粉末を形成する段階と、
    (c)前記触媒粉末を貯蔵槽に運搬した後、前記貯蔵槽でか焼する段階と、を含むフェライト金属酸化物触媒の製造方法であって、
    前記(c)段階で、前記か焼する段階の温度が500℃〜600℃であることを特徴とする、フェライト金属酸化物触媒の製造方法。
  2. 前記(a)段階で、前記マグネシウム硝酸塩前駆体および前記鉄硝酸塩前駆体がそれぞれ硝酸マグネシウムおよび硝酸鉄であることを特徴とする、請求項に記載のフェライト金属酸化物触媒の製造方法。
  3. 前記(a)段階で、前記極性溶媒が蒸留水であることを特徴とする、請求項1または2に記載のフェライト金属酸化物触媒の製造方法。
  4. 前記(b)段階で、前記キャリアガスが空気であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフェライト金属酸化物触媒の製造方法。
  5. 前記(b)段階で、前記空気の圧力が2気圧〜4気圧であることを特徴とする、請求項に記載のフェライト金属酸化物触媒の製造方法。
  6. 前記(b)段階で、前記熱分解温度が500℃〜900℃であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のフェライト金属酸化物触媒の製造方法。
  7. 前記(c)段階で、前記か焼が1時間〜4時間行われることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のフェライト金属酸化物触媒の製造方法。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法により製造されたフェライト金属酸化物触媒を反応器に充填する段階と、
    前記反応器にn−ブテンを含有する反応混合物を注入して通過させる段階と、を含む1,3−ブタジエンの製造方法。
  9. 前記反応混合物がn−ブテン4〜12体積%、空気16〜30体積%、およびスチーム60〜80体積%を含むことを特徴とする、請求項に記載の1,3−ブタジエンの製造方法。
  10. 前記反応混合物を100h−1〜700h−1の空間速度(GHSV、Gas Hourly Space Velocity)で注入することを特徴とする、請求項8または9に記載の1,3−ブタジエンの製造方法。
  11. 前記反応器の温度を300℃〜500℃に調節することを特徴とする、請求項8〜10のいずれか1項に記載の1,3−ブタジエンの製造方法。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101884928B1 (ko) * 2017-03-28 2018-08-30 금호석유화학 주식회사 금속산화물 촉매, 그 제조방법, 및 이를 이용한 알코올의 제조방법
KR102353146B1 (ko) * 2018-03-13 2022-01-18 주식회사 엘지화학 페라이트계 코팅 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 부타디엔의 제조방법
KR20190118345A (ko) * 2018-04-10 2019-10-18 주식회사 엘지화학 금속 복합 촉매의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 복합 촉매
KR102568103B1 (ko) * 2018-09-21 2023-08-17 주식회사 엘지화학 1,3-부타디엔의 제조방법
KR102564957B1 (ko) * 2018-09-21 2023-08-07 주식회사 엘지화학 1,3-부타디엔의 제조방법
KR102283123B1 (ko) * 2018-11-30 2021-07-28 주식회사 엘지화학 부타디엔의 제조방법
CN112479262B (zh) * 2020-11-27 2023-09-26 重庆理工大学 氧化铁制备及催化乳酸制备丙酮酸的方法
KR20240085527A (ko) 2022-12-08 2024-06-17 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 열수법 및 소성 공정에 의한 금속 페라이트 나노입자의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 금속 페라이트에 의한 질소화합물의 제거 방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11171552A (ja) * 1997-12-03 1999-06-29 Adooru:Kk 金属フェライトおよびその製造方法
AU2005307722B2 (en) * 2004-11-18 2009-06-04 Shell International Research Maatschappij B.V. A high activity and high stability iron oxide based dehydrogenation catalyst having a low concentration of titanium and the manufacture and use thereof
US8003837B2 (en) * 2005-07-22 2011-08-23 Basf Se Catalysts for dehydrogenation and/or hydrogenation of hydrocarbons, processes for preparing the same, and uses therefor
DE102007046160A1 (de) * 2007-09-27 2009-04-02 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Herstellung von Kohlenstoffnanoröhrchen
KR100950373B1 (ko) * 2007-10-02 2010-03-29 에스케이에너지 주식회사 완충 용액을 이용하는 아연 페라이트 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 1,3-부타디엔의 제조방법
KR100956421B1 (ko) * 2007-12-24 2010-05-06 엠파워(주) 분무 열분해 방법을 이용한 탄소나노튜브용 촉매 제조장치및 촉매 제조방법
KR101350690B1 (ko) * 2012-02-13 2014-01-14 금호석유화학 주식회사 초저밀도 특성을 지닌 번들 구조의 고전도성 탄소나노튜브 및 이의 제조방법
US20130217568A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-22 Saudi Basic Industries Corporation Oxidative dehydrogenation of olefins catalyst and methods of making and using the same
US9129706B2 (en) 2012-10-31 2015-09-08 Qualcomm Incorporated Dummy read to prevent crowbar current during read-write collisions in memory arrays with crosscoupled keepers
CN103831114B (zh) * 2012-11-21 2016-08-24 上海华谊丙烯酸有限公司 铁酸盐催化剂、其制备方法和用途
KR101503295B1 (ko) * 2013-04-02 2015-03-18 한국기계연구원 분무열분해에 의한 나노 형태의 3원계 알루미늄 산화물 코어 분말의 제조방법
KR101340621B1 (ko) * 2013-05-14 2013-12-11 금호석유화학 주식회사 분무 열분해 방법을 이용한 페라이트 금속산화물 촉매와 그의 제조방법 및 이를 이용한 1,3-부타디엔 제조방법
CN105772001B (zh) * 2014-12-25 2019-07-26 上海华谊新材料有限公司 一种铁酸盐催化剂的制备方法和用途

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