KR101936234B1 - Method and apparatus for high-throughput screening of catalyst - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 촉매 고효율 스크리닝 방법에 있어서, (a) 각기 다른 촉매가 들어있는 복수의 반응기에 반응물 주입부를 연결한 뒤 소정의 생성물을 생성하기 위한 반응물을 주입하여, 상기 각 반응기의 상기 반응물을 반응시킴으로써 상기 생성물을 생성하는 단계; 및 (b) 상기 각 반응기에서 상기 반응물 주입부를 분리한 뒤 상기 각 반응기에 검출부를 연결하여, 상기 각 반응기에서 생성된 상기 생성물을 동시에 검출함으로써, 상기 각기 다른 촉매의 활성을 확인하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 방법 및 이를 위한 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 여러 가지 촉매의 활성을 동시에 테스트할 수 있고, 촉매를 세척 및 열 처리 등의 공정 없이 제조함으로써 다른 용기에 옮겨 담지 않고 바로 사용할 수 있도록 하여, 촉매 제조와 촉매 활성 스크리닝을 연이어 수행 가능하며, 적은 양의 물질만으로도 촉매 스크리닝을 수행할 수 있다.The present invention relates to a catalyst high-efficiency screening method, comprising the steps of: (a) connecting a reactant injector to a plurality of reactors containing different catalysts, injecting a reactant for producing a predetermined product, To produce said product; And (b) isolating the reactant injector in each of the reactors, and connecting the detectors to the reactors, and simultaneously detecting the products generated in the reactors, thereby confirming the activity of the different catalysts And an apparatus for the same. According to the present invention, the activity of various catalysts can be tested at the same time, and the catalyst can be produced without any process such as washing and heat treatment, so that the catalyst can be used immediately without being transferred to another container. And the catalyst screening can be performed with only a small amount of the substance.

Description

촉매 고효율 스크리닝 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR HIGH-THROUGHPUT SCREENING OF CATALYST}[0001] METHOD AND APPARATUS FOR HIGH-THROUGHPUT SCREENING OF CATALYST [0002]

본 발명은 촉매 고효율 스크리닝 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 각기 다른 촉매가 들어있는 복수의 반응기에 반응물 주입부를 연결한 뒤 소정의 생성물을 생성하기 위한 반응물을 주입하여, 상기 각 반응기의 상기 반응물을 반응시킴으로써 상기 생성물을 생성하는 단계; 및 (b) 상기 각 반응기에서 상기 반응물 주입부를 분리한 뒤 상기 각 반응기에 검출부를 연결하여, 상기 각 반응기에서 생성된 상기 생성물을 동시에 검출함으로써, 상기 각기 다른 촉매의 활성을 확인하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst high-efficiency screening method and apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for high-efficiency catalyst screening, which comprises (a) connecting reactant injectors to a plurality of reactors containing different catalysts, Reacting the reactants of the reactor to produce the product; And (b) isolating the reactant injector in each of the reactors, and connecting the detectors to the reactors, and simultaneously detecting the products generated in the reactors, thereby confirming the activity of the different catalysts And more particularly, to a high-efficiency catalyst screening method and apparatus therefor.

종래의 촉매 스크리닝 방법에서는 서로 다른 촉매를 제조한 후 각각의 용기에 옮겨 담아 반응을 시켜 각 촉매의 활성을 측정하였다. 예로서, 과산화수소(H2O2) 합성에 필요한 촉매를 스크리닝할 경우, 촉매 제조 과정에서 촉매 용액 원액에 세척 및 열 처리 등의 공정을 거친 후 반응기에 옮겨 담아야 하기 때문에, 공정 단계가 많아 조합실험이 신속하게 이루어지기 힘들었다. 또한, 통상적으로 각 반응마다 50ml 내지 150ml의 부피로 반응시키기 때문에 많은 양의 물질이 필요하였다.In the conventional catalyst screening method, different catalysts were prepared, and the catalysts were reacted by transferring them to respective containers. For example, when a catalyst necessary for the synthesis of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is screened, it is necessary to carry out a process such as washing and heat treatment on the undiluted solution of the catalyst solution during the production of the catalyst and transfer it to the reactor. The experiment was not able to be done quickly. In addition, a large amount of material was required because the reaction was usually carried out in a volume of 50 ml to 150 ml per reaction.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to solve all the problems described above.

또한, 본 발명은 여러 가지 촉매의 활성을 동시에 테스트할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to simultaneously test the activity of various catalysts.

또한, 본 발명은 촉매를 세척 및 열 처리 등의 공정 없이 제조함으로써 다른 용기에 옮겨 담지 않고 바로 사용할 수 있도록 하여, 촉매 제조와 촉매 활성 스크리닝을 연이어 수행 가능하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to enable the catalyst to be produced immediately without being transferred to another container by preparing the catalyst without any process such as washing and heat treatment, and to carry out catalyst production and catalytic activity screening successively.

또한, 본 발명은 적은 양의 물질만으로도 촉매 스크리닝을 수행할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to enable the catalyst screening to be carried out with only a small amount of material.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.In order to accomplish the above object, a representative structure of the present invention is as follows.

본 발명의 일 태양에 따르면, 촉매 고효율 스크리닝 방법에 있어서, (a) 각기 다른 촉매가 들어있는 복수의 반응기에 반응물 주입부를 연결한 뒤 소정의 생성물을 생성하기 위한 반응물을 주입하여, 상기 각 반응기의 상기 반응물을 반응시킴으로써 상기 생성물을 생성하는 단계; 및 (b) 상기 각 반응기에서 상기 반응물 주입부를 분리한 뒤 상기 각 반응기에 검출부를 연결하여, 상기 각 반응기에서 생성된 상기 생성물을 동시에 검출함으로써, 상기 각기 다른 촉매의 활성을 확인하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 방법 및 이를 위한 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a catalyst high-efficiency screening method comprising the steps of: (a) connecting reactant injecting sections to a plurality of reactors containing different catalysts, injecting a reactant for producing a predetermined product, Reacting the reactant to produce the product; And (b) isolating the reactant injector in each of the reactors, and connecting the detectors to the reactors, and simultaneously detecting the products generated in the reactors, thereby confirming the activity of the different catalysts A catalyst high-efficiency screening method and an apparatus therefor are provided.

이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 장치, 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.In addition, there is further provided another method, apparatus, system for implementing the invention and a computer readable recording medium for recording a computer program for executing the method.

본 발명에 따르면, 여러 가지 촉매의 활성을 동시에 테스트할 수 있다.According to the present invention, the activity of various catalysts can be simultaneously tested.

또한, 촉매를 세척 및 열 처리 등의 공정 없이 제조함으로써 다른 용기에 옮겨 담지 않고 바로 사용할 수 있도록 하여, 촉매 제조와 촉매 활성 스크리닝을 연이어 수행할 수 있다.Further, the catalyst can be produced without any process such as washing and heat treatment, so that the catalyst can be used immediately without being transferred to another container, so that catalyst production and catalytic activity screening can be performed successively.

또한, 적은 양의 물질만으로도 촉매 스크리닝을 수행할 수 있다.In addition, the catalytic screening can be performed with only a small amount of the substance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 고효율 스크리닝 장치의 반응부의 평면 예시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 고효율 스크리닝 방법의 흐름 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 고효율 스크리닝 방법 및 장치의 예시도.1 is a plan view of a reaction part of a catalyst high-efficiency screening apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a flow chart of a high-efficiency catalyst screening method according to an embodiment of the present invention;
3 is an illustration of a method and apparatus for high-throughput screening of catalysts in accordance with one embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment.

또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 고효율 스크리닝 장치의 반응부(100)의 평면 예시도를 도시하고 있으며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 고효율 스크리닝 방법 및 장치의 예시도를 도시하고 있다.FIG. 1 is a plan view of a reaction part 100 of a catalyst high-efficiency screening apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an exemplary diagram of a method and apparatus for high-throughput catalyst screening according to an embodiment of the present invention. Respectively.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 촉매 고효율 스크리닝 장치는 반응부(100), 반응물 주입부(200), 검출부(300) 등을 포함할 수 있다. 참고로, 촉매 고효율 스크리닝 장치는 제어 장치(가령, 제어 컴퓨터, 제어 서버, 제어 단말 등으로 불리울 수도 있음)를 포함할 수 있다.1 and 3, the catalyst high-efficiency screening apparatus according to the present invention may include a reaction unit 100, a reactant injection unit 200, a detection unit 300, and the like. For reference, the catalytic high-efficiency screening device may include a control device (e.g., may be referred to as a control computer, a control server, a control terminal, etc.).

구체적으로, 본 발명에 따른 촉매 고효율 스크리닝 장치는 여러 가지 촉매(10)의 활성을 동시에 테스트할 수 있도록 지원하는데, 도 3(a)를 참조하면, 반응부(100)에는 복수의 반응기(110)가 배치되어, 각 반응기에 각기 다른 촉매(10)를 담을 수 있다.3 (a), a plurality of reactors 110 are provided in a reactor 100, and a plurality of reactors 110 are connected to the reactor 100, To accommodate different catalysts 10 in each reactor.

또한, 반응부(100)는 기본적으로 2개 이상의 반응기(110)를 포함하는데, 도 1을 참조하면, 예시적으로, 반응부(100)는 24개(가령, 6x4 배열) 또는 96개(가령, 12x8 배열)의 반응기(110)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The reaction section 100 basically includes two or more reactors 110. Referring to FIG. 1, by way of example, the reaction section 100 may include 24 (e.g., 6x4 arrays) or 96 , 12x8 arrangement) of reactors 110, but are not limited thereto.

또한, 각 반응기(110)의 용량은 5ml 이하일 수 있는데, 예시적으로, 과산화수소 합성에 필요한 촉매를 스크리닝하는 경우, 통상적으로 각 반응마다 50ml 내지 150ml의 부피로 반응시키기 때문에 많은 양의 물질 및 이를 수용하기 위한 용량의 용기가 필요한 것에 비해, 본 발명에 따른 촉매 고효율 스크리닝 장치 및 방법을 이용하면, 5ml 이하 용량의 용기에서도 과산화수소 생성 및 촉매(10) 스크리닝을 할 수 있어, 적은 양의 물질만을 사용하여 효율적인 스크리닝이 가능하도록 할 수 있다.In addition, the capacity of each reactor 110 may be less than 5 ml. Illustratively, when screening the catalyst required for hydrogen peroxide synthesis, it is usually necessary to react with a volume of 50 ml to 150 ml per reaction, The present invention can provide the hydrogen peroxide generation and the catalyst 10 screening even in a container having a capacity of 5 ml or less, so that only a small amount of the material can be used So that efficient screening can be performed.

다음으로, 도 3(b)를 참조하면, 반응물 주입부(200)는 소정의 생성물(30)을 생성하고자 하는 경우에, 각기 다른 촉매(10)가 들어있는 반응부(100)를 커버하면서 각 반응기(110)에 반응물(20)을 주입할 수 있도록 지원하는 기능을 수행한다. 반응물 주입부(200)는 복수의 튜브(210)가 상기 각 반응기의 위치에 맞게 배치된 커버 형태일 수 있는데, 튜브(210)의 직경은 1/16" 이하일 수 있으며, 튜브(210)를 통해 각 반응기(110)에 반응물(20)이 주입될 수 있다.Next, referring to FIG. 3 (b), the reactant injector 200 covers the reaction part 100 containing different catalysts 10, And functions to support the reactant 20 into the reactor 110. The reactant injector 200 may be in the form of a cover in which a plurality of tubes 210 are arranged in correspondence with the positions of the respective reactors. The diameter of the tubes 210 may be 1/16 "or less, Reactants 20 can be injected into each reactor 110.

다음으로, 도 3(c)를 참조하면, 검출부(300)는, 각 반응기(110)에서 생성된 생성물(30)을 동시에 검출하고자 하는 경우에, 반응부(100)를 커버하면서 각기 다른 촉매(10)의 활성을 확인할 수 있도록 지원하는 기능을 수행한다. 검출부(300)는 복수의 검출 수단(310)이 각 반응기(110)의 위치에 맞게 배치된 커버 형태일 수 있는데, 각 검출 수단(310)을 통해 각 반응기(110)의 생성물(30)을 동시에 검출할 수 있다.3 (c), when the detection unit 300 detects the products 30 generated in the respective reactors 110 at the same time, the detection unit 300 detects the products 30 generated by the respective catalysts 10) in order to confirm the activity of the user. The detecting unit 300 may be a cover type in which a plurality of detecting units 310 are arranged in accordance with the positions of the reactors 110. The detecting unit 310 may be configured to detect the products 30 of the reactors 110 simultaneously Can be detected.

또한, 검출 수단(310)은, 생성물(30)에 접촉되면 생성물(30)의 양에 따라 색깔이 변하여 표출되는 스트립(strip)을 포함할 수 있는데, 생성물(30)의 농도가 높을수록 색깔이 진하게 표출되거나 다른 색깔이 나타나는 원리를 이용하는 종이 스트립 등으로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 시약이나 센서 등을 각각 구비하여 각 반응기(110)의 생성물(30)을 검출하는 형태로도 구현될 수 있다.The detection means 310 may include a strip that is exposed by changing the color depending on the amount of the product 30 when the product 30 is in contact with the product 30. The higher the concentration of the product 30, But the present invention is not limited thereto, and it may be implemented in the form of detecting a product 30 of each reactor 110 by using reagents or sensors, respectively. .

이하에서는, 도 2를 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 고효율 스크리닝 방법의 흐름을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the flow of the catalyst high-efficiency screening method according to one embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 고효율 스크리닝 방법은, 각기 다른 촉매(10)가 들어있는 복수의 반응기(110)에 반응물 주입부(200)를 연결한 뒤 소정의 생성물(30)을 생성하기 위한 반응물(20)을 주입하여, 각 반응기(110)의 반응물(20)을 반응시킴으로써 생성물(30)을 생성하는 단계(S230), 및 각 반응기(110)에서 반응물 주입부(200)를 분리한 뒤 각 반응기(110)에 검출부(300)를 연결하여, 각 반응기(110)에서 생성된 생성물(30)을 동시에 검출함으로써, 각기 다른 촉매(10)의 활성을 확인하는 단계(S240)로 이루어지지만, S230 단계 이전에, 각기 다른 촉매(10)를 복수의 반응기(110)에서 동시에 제조하는 단계(S210), 또는 각기 다른 촉매(10)가 들어있는 복수의 반응기(110)에 생성물(30)을 생성하는 반응을 돕기 위한 반응매질(미도시)을 공급하는 단계(S220)를 더 포함하거나, S210 단계 및 S220 단계 모두를 더 포함할 수도 있다.The catalyst high-efficiency screening method according to an embodiment of the present invention is characterized in that the reactant injecting unit 200 is connected to a plurality of reactors 110 containing different catalysts 10 to generate a predetermined product 30 A step S230 of generating a product 30 by reacting the reactants 20 of the respective reactors 110 by injecting the reactants 20 and a step S230 of separating the reactant injectors 200 from the respective reactors 110 The detection unit 300 is connected to each of the reactors 110 to simultaneously detect the products 30 generated in the respective reactors 110 to confirm the activity of the different catalysts 10, Before the step S230, the different catalysts 10 are simultaneously produced (S210) in the plurality of reactors 110, or the products 30 are generated in the plurality of reactors 110 containing the different catalysts 10 (S220) for supplying a reaction medium (not shown) Both the system and the step S220 may be further included.

S210 단계에서, 각기 다른 촉매(10)의 제조는 소정 온도 이하에서 세척 공정 또는 열 처리 공정 없이 이루어질 수 있으며, 소정 온도는 60℃일 수 있다. 즉, 각기 다른 촉매(10)의 제조는 60℃ 이하에서 이루어질 수 있으며, 상온에서도 촉매(10)의 제조가 가능하다.In step S210, the production of the different catalysts 10 may be performed at a predetermined temperature or less without the cleaning process or the heat treatment process, and the predetermined temperature may be 60 ° C. That is, the different catalysts 10 can be produced at 60 ° C or lower, and the catalyst 10 can be produced even at room temperature.

또한, 촉매(10)를 세척 및 열 처리 등의 공정 없이 제조함으로써, 제조한 촉매(10)를 다른 용기에 옮겨 담지 않고 바로 사용할 수 있도록 하여, 촉매(10) 제조와 촉매(10) 활성 스크리닝을 한 용기에서 연이어 수행 가능하도록 할 수 있다.It is also possible to prepare the catalyst 10 without any washing or heat treatment so that the prepared catalyst 10 can be used immediately without being transferred to another container so that the preparation of the catalyst 10 and the active screening of the catalyst 10 And can be performed successively in one container.

한편, 각기 다른 촉매(10)는 적어도 한 종류 이상의 원소 조합을 각각 포함할 수 있으며, 촉매(10)마다 원소 조합 또는 원소 조합의 원소 함량 비율이 서로 다를 수 있다. 또한, 촉매(10)는 액체 상태로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the different catalysts 10 may each include at least one kind of element combination, and the element content ratio of the element combination or the element combination may be different for each catalyst 10. [ In addition, the catalyst 10 may be provided in a liquid state, but is not limited thereto.

또한, S220 단계에서, 각기 다른 촉매(10) 및 상기 반응매질의 부피의 합은 2ml 이하일 수 있으며, 반응매질은 액체 상태로 제공될 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시예로서, 각 반응기(110)마다 같은 종류의 촉매(10) 및 각기 다른 반응매질을 제공함으로써 반응매질을 스크리닝하거나, 또는 각 반응기(110)마다 각기 다른 촉매(10) 및 각기 다른 반응매질의 조합을 제공함으로써 최적의 촉매(10) 및 반응매질 조합을 스크리닝하는 방법이 구현될 수 있을 것이다.In addition, in step S220, the sum of the volumes of the different catalysts 10 and the reaction medium may be 2 ml or less, and the reaction medium may be provided in a liquid state. In another embodiment of the present invention, the reaction medium may be screened by providing the same type of catalyst 10 and different reaction medium for each reactor 110, And a method of screening the optimal catalyst 10 and reaction medium combination by providing a combination of different reaction media.

한편, S230 단계에서, 반응물(20)은 적어도 한 종류 이상의 기체를 포함하는 혼합 기체일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 반응물 주입부(200)는 소정의 유량 분배기에 연결되어 유량 분배기로부터 공급받는 반응물(20)을 각 반응기(110)에 주입할 수 있다.In the meantime, in step S230, the reactant 20 may be a mixed gas including at least one gas, but the present invention is not limited thereto. The reactant injector 200 may be connected to a predetermined flow distributor, (20) can be injected into each reactor (110).

또한, S240 단계에서, 각 반응기(110)에서 반응물 주입부(200)를 분리한 뒤 검출부(300)를 연결하는 형태를 상정하였지만, 본 발명의 다른 실시예로서, 각 반응기(110)에 검출부(300)가 내장되어, 반응물 주입부(200)를 분리하거나 검출부(300)를 따로 연결하지 않고도 반응기(110) 내에서 생성물(30)을 검출할 수 있도록 함으로써, 각기 다른 촉매(10)의 활성을 동시에 확인 가능하도록 구현될 수 있을 것이다.It is also assumed that the reactant injection unit 200 is separated from each reactor 110 and connected to the detection unit 300 in step S240. In another embodiment of the present invention, 300 can be incorporated to detect the product 30 in the reactor 110 without separating the reactant injection unit 200 or connecting the detector unit 300 separately. It can be implemented so that it can be confirmed at the same time.

한편, 각 반응기(110)의 가로세로비(aspect ratio; h/d)에 따라, 가로세로비가 작을수록 각기 다른 촉매(10)를 제조하는데 소요되는 시간이 감소할 수 있다. 예시적으로, 과산화수소 생성을 위한 촉매(10) 제조 실험에서, 반응기(110)의 가로세로비 외에 다른 조건을 동일하게 하였을 때, 저속인 30rpm으로 시약을 쉐이킹할 때 걸리는 시간은 가로세로비가 0.69일 때 30분, 1.31 일 때 2.5시간, 1.92일 때 6.5시간으로 측정되었으며, 2.46일 때는 6.5시간 이상으로 측정이 불가하였다. 즉, 균일한 촉매 제조는 반응기(110)의 가로세로비가 작을수록 유리하다.Meanwhile, according to the aspect ratio (h / d) of each reactor 110, the smaller the aspect ratio, the more time required to manufacture different catalysts 10 can be reduced. Illustratively, in the experiment for preparing the catalyst 10 for hydrogen peroxide generation, when the conditions other than the aspect ratio of the reactor 110 were the same, the time taken to shake the reagent at a low speed of 30 rpm was 0.69 days 30 minutes, 1.31 hours 2.5 hours, 1.92 hours 6.5 hours, and 2.46 days 6.5 hours or longer. That is, the more uniform the catalyst production, the smaller the aspect ratio of the reactor 110 is.

또한, 각 반응기(110)의 가로세로비(aspect ratio)에 따라, 가로세로비가 커질수록 생성물(30)을 생성하는 반응 속도가 증가할 수 있다. 예시적으로, 과산화수소 생성 실험에서, 반응기(110)의 가로세로비 외에 다른 조건을 동일하게 하였을 때, 과산화수소를 생성하는 반응 속도는 가로세로비가 0.655일 때 0.53ppm/min, 0.875일 때 0.83ppm/min, 1.308일 때 1.25ppm/min의 결과를 나타냈다. 즉, 반응기(110)의 가로세로비가 커질수록 반응 속도가 증가하여 빠른 스크리닝을 할 수 있게 된다.In addition, depending on the aspect ratio of each reactor 110, the reaction rate for generating the product 30 may increase as the aspect ratio increases. Illustratively, in the experiment of hydrogen peroxide generation, when the other conditions were the same except for the aspect ratio of the reactor 110, the reaction rate for producing hydrogen peroxide was 0.53 ppm / min when the aspect ratio was 0.655, 0.83 ppm / min and 1.308 at 1.25 ppm / min, respectively. That is, as the aspect ratio of the reactor 110 increases, the reaction rate increases and rapid screening becomes possible.

한편, 본 발명의 일 실시예로서, 각기 다른 촉매(10) 중 적어도 하나의 촉매(10)는 Pd 원소를 포함하고, 반응매질은 물, 알코올, 할라이드 또는 산을 적어도 하나 이상 포함하며, 반응물(20)은 H2 및 O2의 혼합 기체를 포함할 수 있는데, 이 경우 생성물(30)은 H2O2이다. 반응매질은 물만 포함하여도 반응 결과 확인이 가능하였지만(25ppm / 5h), 알코올 중 에탄올 또는 산을 첨가하는 경우 고속 스크리닝을 할 수 있는 결과 값(25ppm / 30min)을 나타냈다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, at least one of the different catalysts 10 comprises a Pd element and the reaction medium comprises at least one of water, alcohol, halide or acid, 20 may comprise a mixed gas of H 2 and O 2 , wherein the product 30 is H 2 O 2 . The results of the reaction can be confirmed even if the reaction medium contains only water (25ppm / 5h), but the results (25ppm / 30min) that can be subjected to high-speed screening in the case of adding ethanol or acid in alcohol are shown.

(실험예)(Experimental Example)

본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 고효율 스크리닝 방법 및 장치가 잘 작동하는지 확인하기 위해 실험을 통하여 확인하였다. Pd 촉매(10) 용액을 제조한 후, ethanol-water(1:4)로 이루어진 반응매질을 넣고, 반응물 주입부(200)를 연결하여 H2 및 O2의 혼합 기체를 주입하였을 때, 과산화수소가 생성된 각 반응의 결과값은 하기 표와 같다.Experiments were conducted to confirm that the high efficiency catalyst screening method and apparatus according to an embodiment of the present invention operate well. Pd catalyst 10 solution was prepared and then a reaction medium consisting of ethanol-water (1: 4) was added and a reaction gas injecting part 200 was connected to inject a mixed gas of H 2 and O 2 , hydrogen peroxide The results of each reaction are shown in the following table.

ReferenceReference Reaction 1Reaction 1 Reaction 2Reaction 2 Reaction 3Reaction 3 VolumeVolume 150mL150 mL 150ml150ml 20ml20ml 2mL2 mL SolutionSolution Ethanol-water (1:4)Ethanol-water (1: 4) Ethanol-water (1:4)Ethanol-water (1: 4) Ethanol-water (1:4)Ethanol-water (1: 4) Ethanol-water (1:4)Ethanol-water (1: 4) StirringStirring 1200rpm1200rpm 1200rpm1200rpm 1200rpm1200rpm 1200rpm1200rpm Gas flowGas flow Total flow
22mL/min
O2=20mL/min
H2=2mL/min
(H2:O2=1:10)Total flow
22 mL / min
O 2 = 20 mL / min
H 2 = 2 mL / min
(H 2: O 2 = 1 : 10) Total flow
70mL/min
O2=20mL/min
4%H2 in argon=
50mL/min
(H2:O2=1:10)Total flow
70 mL / min
O 2 = 20 mL / min
4% H 2 in argon =
50 mL / min
(H 2: O 2 = 1 : 10) Total flow
70mL/min
O2=20mL/min
4%H2 in argon=
50mL/min
(H2:O2=1:10)Total flow
70 mL / min
O 2 = 20 mL / min
4% H 2 in argon =
50 mL / min
(H 2: O 2 = 1 : 10) Total flow
70mL/min
O2=20mL/min
4%H2 in argon=
50mL/min
(H2:O2=1:10)Total flow
70 mL / min
O 2 = 20 mL / min
4% H 2 in argon =
50 mL / min
(H 2: O 2 = 1 : 10) CatalystCatalyst Pd NCs powder
Heat treatmentPd NCs powder
Heat treatment Pd NCs solution
CTAB
washingPd NCs solution
CTAB
washing Pd NCs solution
CTAB
washingPd NCs solution
CTAB
washing Pd NCs solution
CTAB
washingPd NCs solution
CTAB
washing Result
(Reaction time)Result
(Reaction time) 4000~4800ppm / 3hrs4000 ~ 4800ppm / 3hrs 10ppm / 30min10 ppm / 30 min 10ppm / 30min10 ppm / 30 min 2ppm / 20min2 ppm / 20 min

Reaction 4Reaction 4 Reaction 5Reaction 5 Reaction 6Reaction 6 Reaction 7Reaction 7 VolumeVolume 2mL2 mL 2mL2 mL 2mL2 mL 2mL2 mL SolutionSolution Ethanol-water (1:4)Ethanol-water (1: 4) Ethanol-water (1:4)Ethanol-water (1: 4) Ethanol-water (1:4)Ethanol-water (1: 4) Ethanol-water (1:4)Ethanol-water (1: 4) StirringStirring XX XX XX XX Gas flowGas flow Total flow
70mL/min
O2=20mL/min
4%H2 in argon=
50mL/min
(H2:O2=1:10)Total flow
70 mL / min
O 2 = 20 mL / min
4% H 2 in argon =
50 mL / min
(H 2: O 2 = 1 : 10) Total flow
70mL/min
O2=20mL/min
4%H2 in argon=
50mL/min
(H2:O2=1:10)Total flow
70 mL / min
O 2 = 20 mL / min
4% H 2 in argon =
50 mL / min
(H 2: O 2 = 1 : 10) Total flow
17.5mL/min
O2=5mL/min
4%H2 in argon=
12.5mL/min
(H2:O2=1:10)Total flow
17.5 mL / min
O 2 = 5mL / min
4% H 2 in argon =
12.5 mL / min
(H 2: O 2 = 1 : 10) Total flow
8.75mL/min
O2=2.5mL/min
4%H2 in argon=
6.25mL/min
(H2:O2=1:10)Total flow
8.75 mL / min
O 2 = 2.5 mL / min
4% H 2 in argon =
6.25 mL / min
(H 2: O 2 = 1 : 10) CatalystCatalyst Pd NCs solution
CTAB
washingPd NCs solution
CTAB
washing Pd NCs solutionPd NCs solution Pd NCs solutionPd NCs solution Pd NCs solutionPd NCs solution Result
(Reaction time)Result
(Reaction time) 10ppm / 30min10 ppm / 30 min 25ppm / 30min25ppm / 30min 5ppm / 30min5 ppm / 30 min 2ppm / 30min2 ppm / 30 min

Reference는 통상적으로 수행하는 과산화수소 합성 조건이며, reaction 1~reaction 4는, 기존의 반응 규모를 줄일 수 있는 여지와 추가 장비가 필요한 교반의 배제 가능성을 확인하기 위해 수행한 실험 결과이다. 구체적으로, 2ml의 규모에서 교반을 하지 않고도 과산화수소 합성 반응 결과를 확인할 수 있었다.Reference is the usual hydrogen peroxide synthesis condition, and reaction 1 ~ reaction 4 is the result of experiments conducted to confirm the possibility of reducing the existing reaction scale and the possibility of excluding the agitation which requires additional equipment. Specifically, the results of hydrogen peroxide synthesis reaction can be confirmed without stirring at a scale of 2 ml.

또한, reaction 5~reaction 7은, 반응기(110) 내에서 계면활성제를 사용하지 않는 제조법을 이용하여 세척 및 열 처리 공정을 거치지 않고 촉매(10)를 제조함으로써, 용기의 이동 없이 제조된 촉매(10)를 바로 사용하여 과산화수소 생성 반응 및 촉매 스크리닝을 연이어 수행할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 고효율 스크리닝 방법 및 장치를 이용하여 조합실험 (combinatorial method)이 가능하다는 결과를 도출한 값이다. 구체적으로, 2ml의 규모에서 교반 없이 세척 및 열 처리 공정을 하지 않고도 과산화수소 합성 반응 확인이 가능하였으며, 주입되는 반응물(20)의 유량을 70ml/min에서 8.75ml/min로 줄여도 반응 결과값을 확인할 수 있었다.The reaction 5 to the reaction 7 can be carried out by preparing the catalyst 10 without the washing and the heat treatment using the production method without using the surfactant in the reactor 110, ) Can be used to perform the hydrogen peroxide generation reaction and the catalyst screening successively, and it is possible to perform the combinatorial method using the catalyst high-efficiency screening method and apparatus according to the embodiment of the present invention . Specifically, the hydrogen peroxide synthesis reaction can be confirmed without washing and heat treatment steps without stirring at a scale of 2 ml, and the reaction value can be confirmed even if the flow rate of the reactant 20 to be injected is reduced from 70 ml / min to 8.75 ml / min there was.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The embodiments of the present invention described above can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be those known and used by those skilled in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, 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.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

10 : 촉매 20 : 반응물
30 : 생성물 100 : 반응부
110 : 반응기 200 : 반응물 주입부
210 : 튜브 300 : 검출부
310 : 검출 수단10: Catalyst 20: Reactant
30: product 100: reaction part
110: Reactor 200: Reactant injection part
210: Tube 300: Detector
310:

Claims (15)

촉매 고효율 스크리닝 방법에 있어서,
(a) 각기 다른 촉매가 들어있는 복수의 반응기에 반응물 주입부를 연결한 뒤 소정의 생성물을 생성하기 위한 반응물을 주입하여, 상기 각 반응기의 상기 반응물을 반응시킴으로써 상기 생성물을 생성하는 단계; 및
(b) 상기 각 반응기에서 상기 반응물 주입부를 분리한 뒤 상기 각 반응기에 검출부를 연결하여, 상기 각 반응기에서 생성된 상기 생성물을 동시에 검출함으로써, 상기 각기 다른 촉매의 활성을 확인하는 단계;
를 포함하되,
상기 (a) 단계 이전에,
(a0) 상기 각기 다른 촉매를 상기 복수의 반응기에서 동시에 제조하는 단계를 더 포함하되, 상기 각기 다른 촉매의 제조는, 소정 온도 이하에서 세척 공정 또는 열 처리 공정 없이 이루어지고,
상기 소정 온도는 60℃인 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 방법.In the catalyst high-efficiency screening method,
(a) connecting a reactant injector to a plurality of reactors containing different catalysts, injecting a reactant to produce a predetermined product, and reacting the reactants in each of the reactors to produce the product; And
(b) separating the reactant injector in each of the reactors, connecting a detector to each of the reactors, and simultaneously detecting the products generated in the reactors, thereby confirming the activity of the different catalysts;
, ≪ / RTI &
Before the step (a)
(a1) simultaneously preparing the different catalysts in the plurality of reactors, wherein the production of the different catalysts is carried out without washing or heat-treating at a predetermined temperature or lower,
Wherein the predetermined temperature is 60 占 폚. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계 이전에,
(a1) 각기 다른 촉매가 들어있는 상기 각 반응기에 상기 생성물을 생성하는 반응을 돕기 위한 반응매질을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 방법.The method according to claim 1,
Before the step (a)
(a1) supplying a reaction medium for assisting the reaction for producing the product to each of the reactors containing different catalysts. 제4항에 있어서,
상기 각기 다른 촉매 및 상기 반응매질의 부피의 합은 2ml 이하인 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the sum of the volumes of the different catalysts and the reaction medium is 2 ml or less. 제4항에 있어서,
상기 각기 다른 촉매 중 적어도 하나의 촉매는 Pd 원소를 포함하고, 상기 반응매질은 물, 알코올, 할라이드 또는 산을 적어도 하나 이상 포함하며, 상기 반응물은 H2 및 O2의 혼합 기체를 포함하고, 상기 생성물은 H2O2인 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 방법.5. The method of claim 4,
Wherein at least one of the catalysts comprises a Pd element and the reaction medium comprises at least one of water, an alcohol, a halide or an acid, the reactant comprises a mixed gas of H 2 and O 2 , Wherein the product is H 2 O 2 . 촉매 고효율 스크리닝 장치에 있어서,
복수의 반응기가 배치되는 반응부;
소정의 생성물을 생성하고자 하는 경우에, 각기 다른 촉매가 들어있는 상기 반응부를 커버하면서 상기 각 반응기에 반응물을 주입할 수 있도록 지원하는 반응물 주입부; 및
상기 각 반응기에서 생성된 상기 생성물을 동시에 검출하고자 하는 경우에, 상기 반응부를 커버하면서 상기 각기 다른 촉매의 활성을 확인할 수 있도록 지원하는 검출부;
를 포함하되,
상기 각 반응기에 상기 반응물을 주입하기 전에, 상기 각기 다른 촉매는 상기 각 반응기에서 동시에 제조되되, 상기 각기 다른 촉매의 제조는 소정 온도 이하에서 세척 공정 또는 열 처리 공정 없이 이루어지고,
상기 소정 온도는 60℃인 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 장치.In the catalyst high-efficiency screening apparatus,
A reaction part in which a plurality of reactors are disposed;
A reactant injection unit for injecting a reactant into each reactor while covering the reaction unit containing different catalysts when a desired product is to be produced; And
A detector for detecting the activity of each of the catalysts while covering the reaction unit when it is desired to simultaneously detect the products generated in the respective reactors;
, ≪ / RTI &
Wherein the catalysts are prepared simultaneously in the respective reactors before the reactants are injected into the respective reactors, wherein the production of the catalysts is performed at a predetermined temperature or less without a washing process or a heat treatment process,
Wherein the predetermined temperature is 60 占 폚. 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 각 반응기의 가로세로비(aspect ratio; h/d)에 따라, 상기 가로세로비가 작을수록 상기 각기 다른 촉매를 제조하는데 소요되는 시간이 감소하는 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the time required to produce the different catalysts decreases as the aspect ratio decreases according to an aspect ratio (h / d) of each of the reactors. 제7항에 있어서,
상기 각 반응기의 가로세로비(aspect ratio; h/d)에 따라, 상기 가로세로비가 커질수록 상기 생성물을 생성하는 반응 속도가 증가하는 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the reaction rate for generating the product increases as the aspect ratio increases according to an aspect ratio (h / d) of each reactor. 제7항에 있어서,
상기 각 반응기의 용량은 5ml 이하인 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the capacity of each of the reactors is 5 ml or less. 제7항에 있어서,
상기 반응물 주입부는 복수의 튜브가 상기 각 반응기의 위치에 맞게 배치된 커버 형태인 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the reactant injection unit is in the form of a cover in which a plurality of tubes are arranged in accordance with the positions of the respective reactors. 제12항에 있어서,
상기 튜브의 직경은 1/16" 이하인 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 장치.13. The method of claim 12,
Wherein the diameter of the tube is 1/16 "or less. 제7항에 있어서,
상기 검출부는 복수의 검출 수단이 상기 각 반응기의 위치에 맞게 배치된 커버 형태인 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the detecting section is in the form of a cover in which a plurality of detecting means are arranged in accordance with the positions of the respective reactors. 제14항에 있어서,
상기 검출 수단은, 상기 생성물에 접촉되면 상기 생성물의 양에 따라 색깔이 변하여 표출되는 스트립(strip)을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 고효율 스크리닝 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the detecting means comprises a strip which is colored and changed according to an amount of the product when the product is brought into contact with the product.
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