저널커버디자인 / Journal of Materials Chemistry A / 27 January 2026, Issue 7,

https://pubs.rsc.org/en/journals/journalissues/ta#!issueid=ta014007&type=current&issnprint=2050-7488

Abstract

이산화탄소 개질(carbon dioxide reforming, CDR) 메탄 반응은 수소 생산과 온실가스 저감을 동시에 달성할 수 있는 유망한 기술이다. 그러나 탄소 침적과 소결로 인한 촉매 비활성화는 CDR 반응의 상용화를 제한하는 주요 요인으로 남아 있다.

본 연구에서는 기공 특성과 Ni–지지체 간 상호작용이 촉매 성능에 미치는 영향을 규명하기 위해, 서로 다른 제조 방법을 이용하여 Ni/Al₂O₃ 촉매를 합성하였다. 기공 특성과 촉매 성능 간의 상관관계를 확인하기 위해 중기공 및 이중 기공 구조를 갖는 Ni/Al₂O₃ 촉매를 제조하였다. 또한 Ni의 첨가 조건을 제어하여 Ni와 Al₂O₃ 간 상호작용이 촉매 성능에 미치는 영향을 분석하였다.

서로 다른 제조 방법으로 합성된 Ni/Al₂O₃ 촉매의 기공 구조 및 상호작용 특성을 이해하기 위해 다양한 분석 기법을 적용하였다. 촉매 성능 평가는 CH₄/CO₂ 몰비 1.0, 가스 시간당 공간속도(GHSV) 900,000 mL g⁻¹ h⁻¹, 반응 온도 700 °C 조건에서 수행하였다.

그 결과, Al₂O₃ 지지체를 소성한 후 Ni를 담지한 이중 기공 구조의 Ni/Al₂O₃ 촉매가 가장 우수한 촉매 성능을 나타냈다. 이는 이중 기공 구조에 따른 우수한 물질 전달 특성과 Ni–Al₂O₃ 간의 적절한 상호작용에 기인한 것이다. 본 연구는 고활성 및 고안정성을 동시에 갖는 촉매 개발을 위해 기공 구조 설계와 Ni 첨가 방식의 중요성을 제시한다.