KR100580448B1 - Ｏｂｄ-ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 (threshold) 촉매의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 스레스홀드 촉매의 제조시 적용되는 에이징 (Aging) 처리과정에서 촉매에 인 (P) 및 아연 (Zn) 등을 포함하는 피독 성분을 코팅하여 열처리하거나, 종래의 열처리에 비하여 더 높은 온도에서 촉매를 열처리하는 본 발명의 방법을 이용하면 촉매활성, 특히 전 탄화수소 (Total Hydrocarbon, 이하 'THC'라 약칭함)를 제거하는 하는 특성을 보다 효율적으로 저하시킬 수 있어 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매를 제조하는데 시간과 비용을 줄일 수 있다.

Description

ＯＢＤ-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법{Process for preparation of threshold catalyst for OBD-Ⅱ}
본 발명은 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스레스홀드 촉매의 제조시 적용되는 에이징 (Aging) 처리과정에서 촉매에 인 (P) 및 아연 (Zn) 등을 포함하는 피독 성분을 코팅하여 열처리하거나, 종래의 열처리에 비하여 더 높은 온도에서 촉매를 열처리함으로써 촉매활성, 특히 전 탄화수소 (Total hydrocarbon; THC)를 제거하는 하는 특성을 보다 효율적으로 저하시킨 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 개선된 제조방법에 관한 것이다.
OBD-Ⅱ 기능이란 운전자에게 차량 부품 중 이상이 발생된 부분을 감지하여 알려주는 기능으로 촉매 모니터링 (monitoring)도 이 기능에 포함된다. OBD-Ⅱ 기능은 특히 북미 수출용 차량에 포함되어야 하는 기능으로서 이러한 기능을 차량에 부여하기 위하여는 차량에 적정 수준의 E/M을 발생시킬 수 있는 촉매가 필요하다.
OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매가 되기 위하여는, 촉매활성 특히 전 탄화수소 (Total Hydrocarbon; THC)를 제거하는 특성이 열화 (deactivation)되어야 한다.
OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 전 탄화수소 (Total Hydrocarbon; THC)를 제거하는 특성을 열화시키기 위하여 에이징 (Aging) 처리를 수행하여야 하는데, 현재 사용되고 있는 에이징 처리는 일정 회전수 (rpm) 및 일정 스로틀 밸브 (throttle valve) 개도에서 엔진을 이론 공연비에서 운전하다가 어느 순간에 연료와 2차 공기를 과량 투입하는 과정을 반복함으로써 이루어진다. 즉, 이 과정에서는 2차 공기 투입시 촉매 온도가 1015 ℃ 까지 급상승하여 촉매 기능이 열화되는 것이다. 이러한 종래의 촉매 열화 과정은 전술한 바와 같이 스레스홀드 촉매를 제조하기 위하여 엔진 등의 부품을 준비하여야 하는 번거로움이 있으며, 촉매를 제조하는 과정에서 엔진이 계속해서 가동되기 때문에 배기가스로 인한 오염이 발생한다는 문제점이 있다.
차량용 웜업 촉매 변환기 (Warm-up Catalytic Converter; 이하 "WCC"라 약칭함)에 적용되는 촉매는 팔라듐 단독 (Pd only) 촉매로서 고온에 무척 강하며, 전술한 종래의 에이징 사이클 (ENG. Dyno Aging Cycle)을 400 시간 동안 반복해도 전 탄화수소 (Total Hydrocarbon; THC) 제거 특성이 잘 열화되지 않는다. 현재, 이러한 웜업 촉매 변환기용 촉매를 제조하기 위한 에이징 과정에서 엄청난 비용이 소모될 뿐만 아니라 400 시간이라는 긴 시간이 소요되며, 에이징한 후에는 촉매의 기계적 강도가 약해지는 문제가 발생한다.
이에 본 발명자는 촉매의 기능을 열화시키기 위하여는 고온의 열처리 과정이 필요할 뿐만 아니라, 인 (P) 및 아연 (Zn) 등의 성분이 첨가되면 촉매의 활성을 한층 더 저하시킬 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 촉매 활성, 특히 전 탄화수소전 탄화수소 (Total Hydrocarbon; THC)를 제거하는 특성을 보다 효율적으로 저하시킬 수 있는 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 스레스홀드 촉매의 제조시 적용되는 에이징 처리과정에서 i) 촉매에 인 및 아연 등을 포함하는 피독 성분을 코팅하여 열처리하거나, ii) 종래의 열처리에 비하여 더 높은 온도에서 촉매를 열처리하여 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 개선된 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 우선, 피독 (poison) 용액을 제조하는 단계 (제 1단계); 촉매에 피독 용액을 코팅하는 단계 (제 2단계); 930∼970 ℃의 온도에서 10∼14 시간 동안 1차 열처리하여 피독 코팅층을 형성하는 단계 (제 3단계); 및 1000∼1300 ℃의 온도에서 40∼110 시간 동안 2차 열처리하여 촉매의 활성을 열화하는 단계 (제 4단계)로 이루어지는 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법을 제공한다.
상기 과정은, 인 및 아연을 포함하는 피독 용액을 제조하는 단계 (제 1단계); 촉매에 피독 용액을 코팅하는 단계 (제 2단계); 950 ℃의 온도에서 12 시간 동안 1차 열처리하여 피독 코팅층을 형성하는 단계 (제 3단계); 및 1100 ℃의 온도에서 100 시간 동안 또는 1250 ℃에서 50 시간 동안 2차 열처리하여 촉매의 활성을 열화하는 단계 (제 4단계)로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
상기 과정에서, 촉매는 웜업 촉매 변환기(Warm-up Catalytic Converter; WCC) 또는 근접 장착 촉매 변환기(Closed-coupled Catalytic Converter; CCC)에 적용되는 촉매이며, 촉매로서 귀금속인 팔라듐(Pd)을 사용하며 조촉매로서 산화세륨(CeO2)을 주로 사용한다.
촉매의 기능이 약화되기 위하여는 고온의 열처리가 필요한데, 촉매의 활성을 저하시킬 수 있는 인 및 아연 등의 성분이 첨가되면 촉매의 활성저하가 더욱 용이하게 일어날 수 있다. 즉, 상기 본 발명의 제조방법에서 피독용액은 ZnO 를 H3PO4 에 녹인 Zn2P2O7 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서는 촉매를 1200∼1300 ℃의 온도로 45∼55 시간 동안 가열처리함으로써 열화시키는 것을 특징으로 하는 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법을 제공한다.
상기 과정은 촉매를 전기로에서 1250 ℃의 온도로 50 시간 동안 가열처리함으로써 열화시키는 것이 바람직하다.
상기 과정은 촉매를 피독 성분으로 코팅하는 과정을 거치는 것이 아니라 전기로에서 촉매를 1200∼1300 ℃, 바람직하게는 1250 ℃ 까지 가열처리하는 방법이 다. 종래의 엔진을 가동시켜 수행되는 에이징 처리 (thermal aging)에서는 온도가 1015 ℃까지만 상승하는데, 이 온도는 조촉매로 주로 사용되는 산화세륨의 기능을 열화시키기에는 충분하나 팔라듐의 기능을 약화시키기에는 미흡하다. 따라서 상기 과정은 종래의 엔진을 가동시켜 수행하던 에이징 대신 전기로 등을 이용한 에이징을 수행하여, 기존 방식의 온도 (1015 ℃)에 비하여 더 높은 온도로 촉매를 처리함으로써 단시간에 보다 효율적으로 촉매의 기능을 약화시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 방법은 전술한 바와 같이 촉매에 피독 성분을 코팅하여 열처리하는 방법과 피독 성분의 코팅 없이 열처리하는 두 가지 방법으로 구별할 수 있는데, 피독 성분의 코팅 없이 열처리하는 방법의 경우는 기존의 1015 ℃ 보다 높은 1250 ℃의 온도에서 보다 효율적으로 촉매의 활성을 열화할 수 있으며, 피독 성분을 코팅한 촉매의 경우는 피독 성분의 코팅 없이 열처리하는 경우의 1250 ℃ 보다는 낮은 1100 ℃의 처리온도에서도 보다 효율적으로 촉매를 열화시킬 수 있다.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 단 하기 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
ZnO을 H3PO4 용액에 녹여서 Zn2P2O7 용액을 제조하였다 (이를 "피독용액"이라 약칭함). 이러한 피독 용액을 촉매인 팔라듐 및 조촉매인 산화세륨에 코팅하고 950 ℃에서 1차 열처리하여 피독 성분이 코팅된 코팅층을 형성하였다. 이렇게 피독 성분이 코팅된 촉매를 1100 ℃에서 100시간 동안 열처리하여 촉매활성을 열화시킴으로써 스레스홀드 촉매를 제조하였다.
실시예 2.
1차 열처리 후에 피독 성분이 코팅된 촉매를 1250 ℃에서 50시간 동안 열처리하여 촉매활성을 열화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 스레스홀드 촉매를 제조하였다.
실시예 3.
촉매인 팔라듐과 조촉매인 산화세륨을 전기로 안에 넣어 1250 ℃에서 50 시간 동안 처리하여 스레스홀드 촉매를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 촉매를 이용하여 모델 가스 (model gas) 시험을 수행한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 종래기술 (ENG. Dyno Aging 400 시간) 실시예 1 실시예 2 실시예 3
THC 정화율 94 % 84 % 88 % 93 %
THC 방출율 (g/mile) 0.3 0.39 0.28 0.36
상기 실험결과에서 알 수 있는 바와 같이 종래기술에서 엔진 등의 부대 시설을 가동하면서 400시간 동안에 에이징 처리하던 것을 본 발명의 방법에 의하면 100 시간 내에 보다 효율적으로 촉매활성을 저하시킬 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 스레스홀드 촉매의 제조방법은 그 제조시간을 단축시킬 뿐만 아니라 비용도 감소시킬 수 있는 방법이다. 또한 종래의 촉매 열화 과정과 달리 엔진 등의 부품을 준비하여야 하는 번거로움이 없으며, 촉매를 제조하는 과정에서 엔진이 계속해서 가동되기 때문에 배기가스로 인한 오염이 발생한다는 문제점이 없다는 점에서 종래기술에 비하여 환경친화적인 방법이라 할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 촉매의 활성을 저하시킬 수 있는 에이징 처리과정을 개선시킴으로써 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매를 보다 용이하게 효율적으로 제조할 수 있다.

Claims (9)

  1. ZnO 를 H3PO4 에 녹인 Zn2P2O7 용액으로 피독 (poison) 용액을 제조하는 단계와;
    팔라듐 (Pd) 금속을 사용하며 조촉매로서 산화세륨 (CeO2)을 사용하는 웜업 촉매 변환기(Warm-up Catalytic Converter; WCC) 또는 근접 장착 촉매 변환기(Closed-coupled Catalytic Converter; CCC)에 적용되는 촉매에 상기 피독 용액을 코팅하는 단계;
    상기 촉매를 930∼970 ℃의 온도에서 10∼14 시간 동안 1차 열처리하여 피독 코팅층을 형성하는 단계 및;
    상기 촉매를 1000∼1300 ℃의 온도에서 40∼110 시간 동안 2차 열처리하여 촉매의 활성을 열화하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매에 피독 코팅층을 형성하는 과정은 950 ℃의 온도에서 12 시간 동안 1차 열처리하여 이루어지고, 상기 촉매의 활성을 열화하는 과정은 1100 ℃의 온도에서 100 시간 동안 2차 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매의 활성을 열화하는 과정은 1200∼1300 ℃의 온도에서 45∼55 시간 동안 2차 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 촉매의 활성을 열화하는 과정은 1250 ℃의 온도로 50 시간 동안 2차 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 OBD-Ⅱ용 스레스홀드 촉매의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1071331A (ja) * 1996-08-30 1998-03-17 Aqueous Res:Kk ＺｎＯ−Ｐｄ複合触媒及びその製造方法
KR19980701872A (ko) * 1995-02-02 1998-06-25 로버트 세턴 촉매
KR19980026799A (ko) * 1996-10-11 1998-07-15 박병재 팔라듐(Pd) 삼원촉매의 제조방법
KR19990013960A (ko) * 1997-07-17 1999-02-25 가나이 쯔도무 내연 기관의 배기 정화 장치 및 정화 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980701872A (ko) * 1995-02-02 1998-06-25 로버트 세턴 촉매
JPH1071331A (ja) * 1996-08-30 1998-03-17 Aqueous Res:Kk ＺｎＯ−Ｐｄ複合触媒及びその製造方法
KR19980026799A (ko) * 1996-10-11 1998-07-15 박병재 팔라듐(Pd) 삼원촉매의 제조방법
KR19990013960A (ko) * 1997-07-17 1999-02-25 가나이 쯔도무 내연 기관의 배기 정화 장치 및 정화 방법

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