ISSN : 1225-0112(Print)
ISSN : 2288-4505(Online)
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Research Papers : FT - IR Study on the Formation of Dimethylcarbonate from MeOH / CO2 Using Nano - sized Zirconia
Abstract
The formation of dimethyl carbonate (DMC) from methanol and CO2 on nano-sized monoclinic zirconia was investigated by in-situ FT-IR, and a formation mechanism was proposed. When methanol was introduced on zirconia, the spectrum showed two bands at 1034 (monodentate methoxy) and 1155 (bidentate methoxy) cm(-1). Adding successive doses of CO2, new peaks appeared at 1600, 1474, 1370, 1200, and 1105 cm(-1) indicating formation of methoxy carbonate. This result suggested that methoxy carbonate can be obtained directly by an electron donor-acceptor interaction between methanol and CO2. Only bidentate bicarbonate (b-HCO3(-)) was present at the beginning of methanol/CO2 introduction because of a higher adsorption rate of CO2 on zirconia than that of methanol. As the amount of b-HCO3(-) decreased, the formation of methoxy carbonate increased with time. This suggested that methoxy carbonate can be obtained by the reaction between methoxy species and b-HCO3(-). When methanol was introduced on zirconia preadsorbed methoxy carbonate, the peak intensity of methoxy carbonate decreased faster than that with he introduction. This confirmed that methoxy carbonate reacted with methanol to form DMC, and methoxy carbonate may have been an intermediate of DMC formation reaction
연구논문 : 나노크기의 지르코니아를 이용한 메탄을 / 이산화탄소로부터 디메틸카보네이트 합성에 관한 FT - IR 연구
초록
나노크기의 단사정계 지르코니아를 이용하여 메탄올과 이산화탄소로부터 디메틸카보네이트(DMC)의 형성과정을 in-situ FT-IR로 연구하여 가능한 형성기구를 제시하였다. 메탄올 흡착시 1034 cm(-1) (monodentate methoxy)와 1155 cm(-1) (bidentate methoxy)의 두 피이크가 성장하였고 이후 이산화탄소의 도입으로 methoxy carbonate에 해당하는 새로운 피이크가 1600, 1474, 1370, 1200, 그리고 1105 cm(-1)에서 증가하였다. 이러한 결과는 전자 주개-받개(donor-acceptor)의 상호작용에 의하여 이산화탄소와 메톡시기의 직접반응에 의한 methoxy carbonate 형성을 제시하는 결과이다. 그리고 메탄올과 이산화탄소를 동시에 흡착시킨 경우에는 메탄올보다 높은 이산화탄소의 흡착속도로 인하여 bidentate bicarbonate (b-HCO3(-))가 반응초기에 주로 형성이 되었으며 이후 형성된 b-HCO3(-)의 감소에 따른 methoxy carbonate 의 증가를 확인하였다. 이는 b-HCO3(-)와 메톡시기의 반응에 의해서도 methoxy carbonate가 합성됨을 제시하는 결과이다. Methoxy carbonate가 형성된 지르코니아에 메탄올을 도입할 때 methoxy carbonate의 피이크가 He의 도입때보다 빠르게 감소하는 것은 methoxy carbonate가 메탄올과의 반응에 의해서 DMC를 형성하고 있고 DMC 합성반응에서 중간체 역할을 하고 있음을 나타내는 결과이다.