CuOx/TiO2 촉매의 CO 저온 산화 특성

본 연구는 저온 일산화탄소(CO) 산화용 담지형 CuOx/TiO2 촉매를 종합적으로 분석했습니다. 소성 온도와 구리 담지량에 따른 촉매의 조성, 구조, 형태, 활성상의 전자 상태를 XRD, XANES, EXAFS, HR TEM, EPR, XPS, H2-TPR 등 다양한 분석 기법으로 심층 연구했습니다. 300°C에서 소성된 샘플의 경우, 아나타제 표면의 구리는 Cu2+ 상태로 존재함을 확인했습니다. 낮은 구리 농도(0.5–1 wt.%)에서는 주로 고립된 이온과 매우 작은 CuO 클러스터 형태로 존재하며, 구리 농도가 4 wt.%로 증가하면 1–3 nm 크기의 작은 CuO 나노입자가 추가로 형성됩니다. 이러한 구리 나노입자들은 Cu2+ – Cu+/Cu0 산화환원 상호작용에 활발히 참여하여 CO 산화에 높은 활성을 보였으며, 이는 XPS 분석으로도 확인되었습니다. 촉매의 소성 온도를 500°C로 높이면 구리 클러스터의 소결이 촉진되어 활성이 감소하는 경향을 보였습니다. CuOx/TiO2 촉매는 30시간의 장기 테스트 동안 높은 활성과 안정성을 유지했으며, 100 ppm의 유독성 SO2 불순물에 대해서도 7시간 동안 내성을 보였습니다. 저렴한 촉매 성분과 간단한 합성 절차를 고려할 때, CuOx/TiO2는 저온 CO 산화에 유망한 재료임을 입증했습니다.