산화 전극용 복합 촉매 및 이를 이용한 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법
Composite Catalyst for Anode and Method for Preparing Maleic Acid or Its Derivatives Using the Same
특허 요약
본 발명은, 푸르푸랄(furfural) 또는 그의 유도체로부터 말레산(maleic acid) 또는 그의 유도체를 생성하기 위한 산화 전극용 복합 촉매로서, 산화납계 호스트 및 상기 산화납계 호스트의 결정 격자에 도핑된 비스무트(Bi) 도펀트를 포함하는, 산화 전극용 복합 촉매 및 푸르푸랄(furfural) 또는 그의 유도체를 산화 전극용 복합 촉매와 접촉시킴으로써 말레산 또는 그의 유도체를 생성하는 단계를 포함하는, 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법에 관한 발명이다.
청구항
번호청구항
1

푸르푸랄(furfural) 또는 그의 유도체로부터 말레산(maleic acid) 또는 그의 유도체를 생성하기 위한 산화 전극용 복합 촉매로서,산화납계 호스트 및 상기 산화납계 호스트의 결정 격자에 도핑된 비스무트(Bi) 도펀트를 포함하고,상기 산화 전극용 복합 촉매 중의 납(Pb):비스무트(Bi)의 몰비가 95:5 내지 85:15인 것인, 산화 전극용 복합 촉매.

2

청구항 1에 있어서,상기 산화납계 호스트는 PbxOy (여기서, x 및 y는 각각 자연수임)를 포함하는 것인, 산화 전극용 복합 촉매.

3

청구항 1에 있어서,상기 산화납계 호스트는 PbO, PbO2, Pb2O3 및 Pb3O4로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 산화 전극용 복합 촉매.

4

청구항 1에 있어서,상기 산화납계 호스트는 표면에 Pb4+ 및 Pb2+ 를 포함하고,상기 Pb4+에 대한 상기 Pb2+의 비(Pb2+/Pb4+)가 1 이상인 것인, 산화 전극용 복합 촉매.

5

삭제

6

청구항 1에 있어서,산화 전극용 복합 촉매는 하기 화학식 1의 조성을 갖는 산화물을 포함하는 것인, 산화 전극용 복합 촉매.[화학식 1]Pb(1-a)BiaOb(상기 화학식 1에서, a는 0≤a≤1를 만족하는 양수이고, b는 전기적 중성 조건을 만족하도록 선택된 양수이다.)

7

청구항 6에 있어서,상기 화학식 1에서, a는 0.05 내지 0.15인 것인, 산화 전극용 복합 촉매.

8

청구항 1에 있어서,상기 푸르푸랄의 유도체는 하기 화학식 2의 퓨란계 화합물, 및 하기 화학식 3의 퓨라논 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 산화 전극용 복합 촉매.[화학식 2](상기 화학식 2에서, R1은 -H, -OH, C1-C6의 알코올기, C1-C6의 카르복실산기, C1-C6의 알데하이드기, 아마이드기(-CONH2), 시안화기(-CN), N(C1-C6 알킬)아마이드기, N,N-디-(C1-C6 알킬)아마이드기이고,R2는 -H, -OH, C1-C6의 알킬기, 아마이드기, N-(C1-C6 알킬)아마이드기, N,N-디-(C1-C6 알킬)아마이드기 또는 C1-C6 의 알콕시기이고,R3 및 R4는 각각 -H 또는 C1-C6의 알킬기이다. 다만, 상기 R1, R2, R3 및 R4가 모두 -H인 경우는 제외한다.)[화학식 3](상기 화학식 3에 있어서,R5 및 R6는 각각 -H 또는 C1-C6의 알킬기이다.)

9

청구항 1에 있어서,상기 말레산의 유도체는 하기 화학식 4의 화합물 인 것인, 산화 전극용 복합 촉매.[화학식 4](상기 화학식 4에 있어서, R7 및 R8는 각각 -H 또는 C1-C6의 알킬기이다.)

10

청구항 1에 있어서,상기 푸르푸랄 및 그의 유도체는 바이오매스 재료로부터 얻어진 것인, 산화 전극용 복합 촉매.

11

푸르푸랄(furfural) 또는 그의 유도체를 청구항 1 내지 청구항 4 및 청구항 6 내지 청구항 10 중의 어느 한 항의 산화 전극용 복합 촉매와 접촉시킴으로써 말레산 또는 그의 유도체를 생성하는 단계를 포함하는, 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법.

12

청구항 11에 있어서,상기 푸르푸랄 또는 그의 유도체를 상온 하에서 상기 산화 전극용 복합 촉매와 접촉시키는 것을 포함하는 것인, 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법.

13

청구항 11에 있어서,상기 푸르푸랄 또는 그의 유도체를 상압 하에서 상기 산화 전극용 복합 촉매와 접촉시키는 것을 포함하는 것인, 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법.

14

청구항 11에 있어서,산화제(oxidizing agent)를 실질적으로 사용하지 않는 것인, 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법.

15

청구항 11에 있어서,상기 산화 전극용 복합 촉매는 전기화학적 산화를 위한 애노드에 적용되는 것인, 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법.

16

청구항 15에 있어서,상기 전기화학적 산화 반응에서의 작동 전압은 가역 수소 전극(RHE) 대비 2.0 내지 2.4 V인 것인, 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법.

17

청구항 15에 있어서,상기 말레산 또는 그의 유도체를 생성하는 단계는 산성 수용액에서 수행되는 것인, 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법.

18

청구항 11에 있어서,상기 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법에 의해서 얻어지는 말레산의 선택성은 70% 이상인 것인, 말레산 또는 그의 유도체의 제조 방법.