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촉매 size 특성 문의 (급합니다)

안녕하세요. 촉매반응단계를 공부하던 중 궁금한게 있어서 문의합니다. 논문 자료를 읽던 중 아래와 같은 내용을 이해하기가 어렵습니다. 촉매 반응에서는 촉매 외부로부터의 물질 전달 저항과 촉매 내부에서의 확산 저항이 반응의 제한 요소로 작용한다. 내부 확산 제한이 존재하는 반응의 속도식은 일반적으로 LHHW mechanism이나 ER mechanism을 이용한다. 그러나 본 연구에서 사용된 촉매는 거대 세공 이온 교환 수지(macro porous ion-exchange resin)로 세공의 크기가 300 A 이상이다. 따라서 반응물들은 세공내로 자유롭게 침투할 수 있고, 생성물도 저항 없이 외부로 빠져나올 수 있다. 그래서 반응물과 생성물들이 촉매에 흡착, 탈착되는 영향은 고려하지 않고 간단한 2차 모사 균일 혼합물 모델(pseudo-homogeneousmodel)로써 반응 속도식을 전개하였다. 위와 같은 논문 내용인데요, amberlyst-15 촉매는 다음과 같은 특성을 가집니다. - Average pore diameter : 250A - Minimum bed depth : 600mm 1. 그러면, 여기서 말하는 "세공의 크기가 300 A 이상~"은 Average pore diameter를 나타내는 의미인가요? Minimum bed depth와 연관된 내용인가요? 2. 전체적인 내용의 설명이 필요합니다. 꼭 부탁드려요~
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  • 답변

    김성호님의 답변

    간단하게 말씀드리면 Average pore diameter가 300 A라는 뜻입니다. "촉매 반응에서는 촉매 외부로부터의 물질 전달 저항과 촉매 내부에서의 확산 저항이 반응의 제한 요소로 작용한다"고 표현되었있듯이, 촉매반응 전에는 반응 물질이 촉매 표면까지 다가가는 부분과 그 표면에서 촉매 세공까지 확산되어 들어가는 부분이 있겠죠. 그리고 반응 후에는 반대로 촉매 세공에서 생성물이 나와야하는 부분과 촉매표면으로 나온 생성물이 벌크로 나가는 부분으로 생각할수있습니다. 그런데, 촉매 세공이 너무 작으면 반응물의 확산과 생성물의 확산이 저항관계가 성립하니까, 전체 반응 속도에 영향을 주겠죠. 질문자가 언급하신 글에서 "따라서 반응물들은 세공내로 자유롭게 침투할 수 있고, 생성물도 저항 없이 외부로 빠져나올 수 있다"란 부분은 300A이라는 세공의 크기는 그러한 확산에 의한 반응물과 생성물이 서로 저항관계에 있지 않다라는 뜻입니다. 촉매세공으로 반응물이 잘들어가고 반대로 생성물은 잘 빠져나온다는 얘기죠. 그래서, 어떤 저자가 반응 속도를 계산할때 "반응물과 생성물들이 촉매에 흡착, 탈착되는 영향은 고려하지 않고 간단한 2차 모사 균일 혼합물 모델(pseudo-homogeneousmodel)로써 반응 속도식을 전개하였다." 라고 가정을 했겠죠. 물론, 이 가정(assumption)이 맞을 수도 있습니다만, 틀릴수도 있겠죠. 그건 추가적인 확인이 필요하겠지만, 저자가 아마도 확인을 했으니까 그러한 가정을 했겠죠. 제대로 된 답변이 되었는지 모르겠습니다. 수고하세요. >안녕하세요. 촉매반응단계를 공부하던 중 궁금한게 있어서 문의합니다. > >논문 자료를 읽던 중 아래와 같은 내용을 이해하기가 어렵습니다. > > >촉매 반응에서는 촉매 외부로부터의 물질 전달 저항과 촉매 내부에서의 확산 저항이 반응의 제한 요소로 작용한다. 내부 확산 제한이 존재하는 반응의 속도식은 일반적으로 LHHW mechanism이나 ER mechanism을 이용한다. 그러나 본 연구에서 사용된 촉매는 거대 세공 이온 교환 수지(macro porous ion-exchange resin)로 세공의 크기가 300 A 이상이다. 따라서 반응물들은 세공내로 자유롭게 침투할 수 있고, 생성물도 저항 없이 외부로 빠져나올 수 있다. 그래서 반응물과 생성물들이 촉매에 흡착, 탈착되는 영향은 고려하지 않고 간단한 2차 모사 균일 혼합물 모델(pseudo-homogeneousmodel)로써 반응 속도식을 전개하였다. > > >위와 같은 논문 내용인데요, > >amberlyst-15 촉매는 다음과 같은 특성을 가집니다. > >- Average pore diameter : 250A >- Minimum bed depth : 600mm > >1. 그러면, 여기서 말하는 "세공의 크기가 300 A 이상~"은 Average pore diameter를 나타내는 의미인가요? Minimum bed depth와 연관된 내용인가요? > >2. 전체적인 내용의 설명이 필요합니다. > >꼭 부탁드려요~
    간단하게 말씀드리면 Average pore diameter가 300 A라는 뜻입니다. "촉매 반응에서는 촉매 외부로부터의 물질 전달 저항과 촉매 내부에서의 확산 저항이 반응의 제한 요소로 작용한다"고 표현되었있듯이, 촉매반응 전에는 반응 물질이 촉매 표면까지 다가가는 부분과 그 표면에서 촉매 세공까지 확산되어 들어가는 부분이 있겠죠. 그리고 반응 후에는 반대로 촉매 세공에서 생성물이 나와야하는 부분과 촉매표면으로 나온 생성물이 벌크로 나가는 부분으로 생각할수있습니다. 그런데, 촉매 세공이 너무 작으면 반응물의 확산과 생성물의 확산이 저항관계가 성립하니까, 전체 반응 속도에 영향을 주겠죠. 질문자가 언급하신 글에서 "따라서 반응물들은 세공내로 자유롭게 침투할 수 있고, 생성물도 저항 없이 외부로 빠져나올 수 있다"란 부분은 300A이라는 세공의 크기는 그러한 확산에 의한 반응물과 생성물이 서로 저항관계에 있지 않다라는 뜻입니다. 촉매세공으로 반응물이 잘들어가고 반대로 생성물은 잘 빠져나온다는 얘기죠. 그래서, 어떤 저자가 반응 속도를 계산할때 "반응물과 생성물들이 촉매에 흡착, 탈착되는 영향은 고려하지 않고 간단한 2차 모사 균일 혼합물 모델(pseudo-homogeneousmodel)로써 반응 속도식을 전개하였다." 라고 가정을 했겠죠. 물론, 이 가정(assumption)이 맞을 수도 있습니다만, 틀릴수도 있겠죠. 그건 추가적인 확인이 필요하겠지만, 저자가 아마도 확인을 했으니까 그러한 가정을 했겠죠. 제대로 된 답변이 되었는지 모르겠습니다. 수고하세요. >안녕하세요. 촉매반응단계를 공부하던 중 궁금한게 있어서 문의합니다. > >논문 자료를 읽던 중 아래와 같은 내용을 이해하기가 어렵습니다. > > >촉매 반응에서는 촉매 외부로부터의 물질 전달 저항과 촉매 내부에서의 확산 저항이 반응의 제한 요소로 작용한다. 내부 확산 제한이 존재하는 반응의 속도식은 일반적으로 LHHW mechanism이나 ER mechanism을 이용한다. 그러나 본 연구에서 사용된 촉매는 거대 세공 이온 교환 수지(macro porous ion-exchange resin)로 세공의 크기가 300 A 이상이다. 따라서 반응물들은 세공내로 자유롭게 침투할 수 있고, 생성물도 저항 없이 외부로 빠져나올 수 있다. 그래서 반응물과 생성물들이 촉매에 흡착, 탈착되는 영향은 고려하지 않고 간단한 2차 모사 균일 혼합물 모델(pseudo-homogeneousmodel)로써 반응 속도식을 전개하였다. > > >위와 같은 논문 내용인데요, > >amberlyst-15 촉매는 다음과 같은 특성을 가집니다. > >- Average pore diameter : 250A >- Minimum bed depth : 600mm > >1. 그러면, 여기서 말하는 "세공의 크기가 300 A 이상~"은 Average pore diameter를 나타내는 의미인가요? Minimum bed depth와 연관된 내용인가요? > >2. 전체적인 내용의 설명이 필요합니다. > >꼭 부탁드려요~
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    송재천님의 답변

    불균일(heterogeneous)촉매의 성능에 따른 반응속도에 영향을 주는 요소가운데 반응물이 촉매와 직접 만나기 까지의 저항과 촉매반응 후의 생성물이 촉매외부로 빠져나오기 까지의 저항을 설명한 내용입니다. 앞의 설명이 적절하게 표현되어 있다고 생각합니다. 추가적으로 보완설명을 드리자면, Amberlyst는 이온교환수지에 황산기를 부착시킨 Rohm & Haas(현재 Dow Chemical)의 제품인 듯 합니다. 이온교환수지라는 매트릭스구조체는 세공(pore)의 크기가 300 A(30 nano meter)로 충분히 커다란 것으로 앞서의 물질전달 및 확산저항의 영향이 적은 물질이라는 이야기입니다. 한편, min. bed depth 란 촉매를 반응기에 채울때 최소한의 높이로 채워야 반응물이 촉매층을 통과하면서 충분한 접촉시간을 유지할 수 있기 때문에 명시해놓은 것으로 이해하시면 될 것 같습니다. 만약 이보다 적은 높이로 채우면(물론 반응기 직경에 따라 영향이 다소 다르겠지만) 촉매층내부에 일종의 채널이 생겨 반응물이 촉매와 반으하기도 전에 바로 빠져나가버리는 경우가 생길 수 있습니다. 충분한 설명이 되었기를 바랍니다. >안녕하세요. 촉매반응단계를 공부하던 중 궁금한게 있어서 문의합니다. > >논문 자료를 읽던 중 아래와 같은 내용을 이해하기가 어렵습니다. > > >촉매 반응에서는 촉매 외부로부터의 물질 전달 저항과 촉매 내부에서의 확산 저항이 반응의 제한 요소로 작용한다. 내부 확산 제한이 존재하는 반응의 속도식은 일반적으로 LHHW mechanism이나 ER mechanism을 이용한다. 그러나 본 연구에서 사용된 촉매는 거대 세공 이온 교환 수지(macro porous ion-exchange resin)로 세공의 크기가 300 A 이상이다. 따라서 반응물들은 세공내로 자유롭게 침투할 수 있고, 생성물도 저항 없이 외부로 빠져나올 수 있다. 그래서 반응물과 생성물들이 촉매에 흡착, 탈착되는 영향은 고려하지 않고 간단한 2차 모사 균일 혼합물 모델(pseudo-homogeneousmodel)로써 반응 속도식을 전개하였다. > > >위와 같은 논문 내용인데요, > >amberlyst-15 촉매는 다음과 같은 특성을 가집니다. > >- Average pore diameter : 250A >- Minimum bed depth : 600mm > >1. 그러면, 여기서 말하는 "세공의 크기가 300 A 이상~"은 Average pore diameter를 나타내는 의미인가요? Minimum bed depth와 연관된 내용인가요? > >2. 전체적인 내용의 설명이 필요합니다. > >꼭 부탁드려요~
    불균일(heterogeneous)촉매의 성능에 따른 반응속도에 영향을 주는 요소가운데 반응물이 촉매와 직접 만나기 까지의 저항과 촉매반응 후의 생성물이 촉매외부로 빠져나오기 까지의 저항을 설명한 내용입니다. 앞의 설명이 적절하게 표현되어 있다고 생각합니다. 추가적으로 보완설명을 드리자면, Amberlyst는 이온교환수지에 황산기를 부착시킨 Rohm & Haas(현재 Dow Chemical)의 제품인 듯 합니다. 이온교환수지라는 매트릭스구조체는 세공(pore)의 크기가 300 A(30 nano meter)로 충분히 커다란 것으로 앞서의 물질전달 및 확산저항의 영향이 적은 물질이라는 이야기입니다. 한편, min. bed depth 란 촉매를 반응기에 채울때 최소한의 높이로 채워야 반응물이 촉매층을 통과하면서 충분한 접촉시간을 유지할 수 있기 때문에 명시해놓은 것으로 이해하시면 될 것 같습니다. 만약 이보다 적은 높이로 채우면(물론 반응기 직경에 따라 영향이 다소 다르겠지만) 촉매층내부에 일종의 채널이 생겨 반응물이 촉매와 반으하기도 전에 바로 빠져나가버리는 경우가 생길 수 있습니다. 충분한 설명이 되었기를 바랍니다. >안녕하세요. 촉매반응단계를 공부하던 중 궁금한게 있어서 문의합니다. > >논문 자료를 읽던 중 아래와 같은 내용을 이해하기가 어렵습니다. > > >촉매 반응에서는 촉매 외부로부터의 물질 전달 저항과 촉매 내부에서의 확산 저항이 반응의 제한 요소로 작용한다. 내부 확산 제한이 존재하는 반응의 속도식은 일반적으로 LHHW mechanism이나 ER mechanism을 이용한다. 그러나 본 연구에서 사용된 촉매는 거대 세공 이온 교환 수지(macro porous ion-exchange resin)로 세공의 크기가 300 A 이상이다. 따라서 반응물들은 세공내로 자유롭게 침투할 수 있고, 생성물도 저항 없이 외부로 빠져나올 수 있다. 그래서 반응물과 생성물들이 촉매에 흡착, 탈착되는 영향은 고려하지 않고 간단한 2차 모사 균일 혼합물 모델(pseudo-homogeneousmodel)로써 반응 속도식을 전개하였다. > > >위와 같은 논문 내용인데요, > >amberlyst-15 촉매는 다음과 같은 특성을 가집니다. > >- Average pore diameter : 250A >- Minimum bed depth : 600mm > >1. 그러면, 여기서 말하는 "세공의 크기가 300 A 이상~"은 Average pore diameter를 나타내는 의미인가요? Minimum bed depth와 연관된 내용인가요? > >2. 전체적인 내용의 설명이 필요합니다. > >꼭 부탁드려요~
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