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2가 금속 및 3가 금속으로 이루어진 골격을 갖고 2~ 50 nm 범위의 메조기공이 형성된 스피넬구조의 금속산화물;을 포함하는 이산화탄소 환원촉매
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제 1 항에 있어서,상기 스피넬구조의 금속산화물은 BET 비표면적이 50 ~ 200 m2/g이고, 상기 메조기공의 부피는 0
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3
제 1 항에 있어서, 상기 2가 금속은 구리(Cu), 아연(Zn), 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 망간(Mn), 마그네슘(Mg)으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이상이고, 상기 3가 금속은 알루미늄(Al), 스칸듐(Sc), 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co)로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이상인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매
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제 3 항에 있어서,상기 스피넬구조의 금속산화물은 구리-알루미늄 스피넬(CuAl2O4), 아연-알루미늄 스피넬(ZnAl2O4), 코발트-알루미늄 스피넬(CoAl2O4), 마그네슘-알루미늄 스피넬(MgAl2O4)로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매
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제 1 항에 있어서,1가 금속 및 2가 금속 중 하나 이상이 상기 스피넬구조의 금속산화물에 형성된 메조기공에 담지되거나 상기 스피넬구조의 금속산화물 표면에 코팅되어 형성된 촉진층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매
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제 5 항에 있어서,상기 촉진층에 포함되는 1가금속은 전체 촉매 중량을 기준으로 0
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제 5 항에 있어서,상기 1가 금속은 알칼리금속에서 선택되는 어느 하나 이상이고, 상기 2가 금속은 구리(Cu), 아연(Zn), 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 망간(Mn), 마그네슘(Mg)으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매
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8
2가 금속전구체 및 3가 금속전구체를 각각 용매에 용해시켜 분산시키는 단계; 3가 금속전구체 분산액에 2가 금속전구체 분산액을 서서히 첨가하여 혼합하는 단계; 상기 혼합분산액에 염기성 용액을 첨가하여 pH를 조절하는 단계; 상기 혼합분산액에 포함된 용매를 제거하는 단계; 및상기 용매가 제거된 후 남은 고체생성물을 소성처리하여 스피넬구조의 금속산화물을 얻는 단계; 를 포함하는 이산화탄소 환원촉매제조방법
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9
제 8 항에 있어서,상기 pH는 9 내지 10으로 조절되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매제조방법
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10
제 8 항에 있어서,상기 용매를 제거하는 단계는 상기 혼합분산액에서 용매를 여과하는 단계; 및 여과되고 남은 고체생성물을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매제조방법
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11
제 8 항에 있어서,상기 소성처리는 700 내지 900℃에서 2 내지 6시간 동안 처리되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매제조방법
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12
제 8 항에 있어서,상기 스피넬구조의 금속산화물에 촉진층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매제조방법
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13
제 12 항에 있어서, 상기 촉진층을 형성하는 단계는 상기 스피넬 구조의 금속 산화물과, 상기 촉진층을 형성하는 1가금속전구체 및 2가금속전구체 중 하나 이상의 금속전구체를 용매에 용해시켜 분산시키는 단계; 상기 분산액에 포함된 용매를 제거하는 단계; 및 상기 용매가 제거된 후 남은 고체생성물을 소성처리 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매제조방법
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14
제 12 항에 있어서,상기 소성처리 하는 단계는 500 내지 600℃에서 2 내지 6시간 동안 처리되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 환원촉매제조방법
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15
제 12 항에 있어서,상기 촉진층에 포함되는 1가금속은 전체 촉매 중량을 기준으로 0
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연속 흐름 고정층 반응기에서 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 이산화탄소 환원촉매 또는 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 이산화탄소 환원촉매를 전처리하는 단계; 상기 전처리 후 상기 반응기로 이산화탄소 및 수소를 포함하는 혼합가스를 주입하여 일정압력을 유지하도록 조절하는 단계; 상기 일정압력으로 조절된 반응기의 온도를 일정 온도로 조절하는 단계; 및상기 일정압력 및 일정온도로 조절된 반응기로 상기 혼합가스를 일정유속으로 흘려주어 이산화탄소의 수소화반응을 유도하는 단계;를 포함하는 탄화수소화합물 제조방법
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17
제 16 항에 있어서,상기 일정압력은 20bar이상이고 일정온도는 250 내지 500℃인 것을 특징으로 하는 탄화수소화합물 제조방법
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18
제 16 항에 있어서,상기 혼합가스에 포함된 이산화탄소 및 수소의 부피비는 1:2 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 탄화수소화합물 제조방법
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19
제 18 항에 있어서,상기 혼합가스는 비활성기체를 상기 이산화탄소의 함량 미만으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소화합물 제조방법
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20
제 16 항에 있어서,상기 탄화수소화합물은 탄소 수가 1 ~ 20개인 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소화합물 제조방법
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제 20 항에 있어서,상기 이산화탄소 환원촉매가 구리-알루미늄 스피넬(CuAl2O4)에 칼륨(K) 및 철(Fe)을 포함하는 촉진층이 형성된 경우, 상기 혼합가스에 포함된 이산화탄소의 수소화반응을 통한 전환율은 40% 이상이고, 탄소 수 2개 이상 탄화수소화합물의 선택성은 30% 이상인 것을 특징으로 하는 탄화수소화합물 제조방법
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제 21 항에 있어서,상기 이산화탄소 환원촉매에 포함된 칼륨(K) 및 철(Fe)의 함량을 조절하여 생성되는 탄화수소화합물의 물리화학적 특성을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소화합물 제조방법
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제 16 항의 제조방법으로 얻어진 것을 특징으로 하는 탄화수소화합물
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