KR101192575B1 - 란탄, 백금 및 전이 금속 기반의 담지 페로브스카이트 촉매, 그 제조방법 및 상기 촉매를 이용하여 음식물 처리 과정에서 발생하는 악취 성분을 저온 산화 반응에 의해 제거하는 방법 - Google Patents

란탄, 백금 및 전이 금속 기반의 담지 페로브스카이트 촉매, 그 제조방법 및 상기 촉매를 이용하여 음식물 처리 과정에서 발생하는 악취 성분을 저온 산화 반응에 의해 제거하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화적 특성이 우수한 백금이 페로브스카이트 촉매 격자 내에 존재하는 전이 금속에 부분적으로 치환된 란탄, 백금 및 전이 금속 기반의 페로브스카이트 결정상이 상용 담체에 담지된 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매, 그 제조방법 및 상기 촉매를 이용하여 음식물 처리 과정에서 발생하는 악취 성분을 저온 산화 반응에 의해 제거하는 방법에 관한 것이다.

Description

란탄, 백금 및 전이 금속 기반의 담지 페로브스카이트 촉매, 그 제조방법 및 상기 촉매를 이용하여 음식물 처리 과정에서 발생하는 악취 성분을 저온 산화 반응에 의해 제거하는 방법{SUPPORTED PEROVSKITE CATALYSTS BASED ON LANTHANUM, PLATINUM, AND TRANSITION METAL, PREPARATION METHOD THEREOF AND METHOD FOR ELIMINATING ODOR COMPONENTS EXHAUSTED FROM FOOD WASTE TREATMENT PROCESS THROUGH LOW-TEMPERATURE OXIDATION REACTION USING SAID CATALYSTS}
본 발명은 란탄, 백금 및 전이 금속 기반의 담지 페로브스카이트 촉매, 그 제조방법 및 상기 촉매를 이용하여 음식물 처리 과정에서 발생하는 악취 성분을 저온 산화 반응에 의해 제거하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화적 특성이 우수한 백금이 페로브스카이트 촉매 격자 내에 존재하는 전이 금속에 부분적으로 치환된 란탄, 백금 및 전이 금속 기반의 페로브스카이트 결정상이 상용 담체에 담지된 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매, 그 제조방법 및 상기 촉매를 이용하여 음식물 처리 과정에서 발생하는 악취 성분을 저온 산화 반응에 의해 제거하는 방법에 관한 것이다.
현재 음식물 처리 과정에서는 파쇄 및 건조 단계를 통한 처리 방식 또는 응축과 증발을 이용한 순환 처리 방식을 이용하여 음식물을 처리한다. 이 중에서 특히 파쇄 방식의 경우, 분쇄-가열-건조-냉각-배출의 과정을 거쳐 음식물을 처리하게 되고 이 과정에서 과량의 배기가스가 배출되게 된다. 특히 건조 단계 후 발생하는 배기가스는 고온 다습하며 음식물 처리 과정에서 발생한 다양한 악취 성분들을 포함하고 있기 때문에 배출시 실내 공기를 오염시킬 수 있다는 단점이 있다.
이러한 악취 성분의 배출 문제를 해결하기 위하여 음식물 처리 과정 중 배기 가스가 흐르는 배관에 활성탄 또는 제올라이트 계열의 물질로 이루어진 필터 시스템을 도입하여 악취 성분을 흡착 및 제거하기 위한 방법이 연구되어 왔으나, 악취 성분의 제거 효율이 높지 않아 배기 가스의 악취로 인한 오염이 발생하는 점과, 고온 다습한 조건에서 쉽게 비활성화 되어 내구성을 잃기 때문에 2~3 개월 주기로 교체해야 하는 점들이 단점으로 지적되었다.
따라서 악취 성분을 보다 효과적으로 제거할 수 있고, 내구성이 뛰어난 탈취 시스템을 개발하기 위한 연구가 이루어져 왔고, 그 중 오존 산화법, 생물 탈취법, 광촉매 탈취법, 연소법 등이 활발히 연구되어 왔다. 특히 연소법의 일환으로 알려진 촉매 연소법의 경우, 산소를 함유한 가스 속의 성분을 일반 연소법에 비하여 비교적 낮은 온도에서 촉매 작용에 의해 산화 연소 또는 열분해할 수 있고 경제성 측면에서도 우수한 것으로 알려져 있다 [B.P. Barbero, J.A. Gamboa, L.E. Cadus, Appl. Catal. B: Environ., 65권, 21쪽 (2006) / R. Spinicci, A. Tofanari, M. Faticanti, I. Pettiti, P. Porta, J. Mol. Catal. A: Chem., 176권, 247쪽 (2001)]. 따라서 촉매 연소법은 상기 음식물 처리 과정에서 발생하는 배기 가스를 제거하기 위한 방법으로 적용하기에 적절하다고 논의되어 왔다.
현재까지 알려진 촉매 연소법에 사용되는 촉매는 백금이나 팔라듐 등의 귀금속 촉매계와 니켈이나 코발트 등의 비귀금속 촉매계가 있으며, 그 중에서 귀금속 촉매계는 안정성이 높고 반응 활성이 뛰어나다는 장점이 있어 음식물 처리기 내 악취 성분 제거용 촉매로 연구되어 왔다. 하지만 귀금속 촉매계는 가격이 높아 경제성 측면에서 불리하다는 단점이 있기 때문에 일반 가정용 음식물 처리기에 사용되기에는 적합하지 못하다. 실제로 귀금속 촉매계를 적용하여 음식물 처리 과정 중에 발생되는 악취 성분을 제거한 사례로서 루펜리, 히타치, 내쇼날 사 등의 촉매 시스템이 알려져 있다.
하지만 이 시스템들은 대부분 고온 조건에서 운전되기 때문에 에너지 소비가 크고 위험하여 가정용으로 사용하는데 있어서 적합하지 못하다는 단점이 있다. 특히 내쇼날 사의 시스템의 경우에는 이를 해결하고자 플라즈마 장치가 장착되어 있지만, 고전압이 요구되기 때문에 안전성 및 편의성 측면에서 불리하다.
한편, 비귀금속 촉매계 중 니켈, 코발트 및 망간은 귀금속 촉매에 비해 값이 저렴하여 경제성 측면에서 유리하고, 그 자체의 산화물 형태 또는 담체로 사용되는 금속 산화물에 의해 특정 물질의 산화 반응에서 안정적인 반응 활성을 보이는 촉매로서 음식물 처리기에 적용될 가능성이 논의되어 왔다. 하지만 다습한 복합 악취 성분을 저온에서 효과적으로 산화시켜 제거하는데 있어서 귀금속 촉매계에 비해 안정적이지 못하고 촉매 활성도가 현저히 낮다는 점이 단점으로 지적되고 있다.
전술한 바와 같이 귀금속 촉매계와 비귀금속 촉매계는 촉매 활성이나 경제성 측면에서 각각 장단점을 가지고 있어 각각의 단점을 보완하기 위한 복합 금속 촉매계의 발명이 절실히 요구된다. 단순히 경제성 측면에서 유리한 비귀금속을 단독으로 악취 성분 제거용 촉매로 사용하는 경우에 고온 다습한 조건에서 쉽게 비활성화되어 안정적인 촉매 활성을 기대하기 어렵다. 또한, 악취 성분의 제거 효율이 귀금속 촉매계에 비하여 현저히 낮기 때문에 이를 개선하기 위한 방법의 일환으로 귀금속이 첨가된 복합 금속 산화물 촉매계를 설계하는 것이 바람직하며, 이를 통해 궁극적으로 산화적 특성 및 내구성이 뛰어난 탈취 시스템을 구현할 수 있다고 판단된다. 현재까지 알려진 복합 금속 산화물 촉매 중에서 산화적 특성이 우수한 촉매로 알려진 페로브스카이트 촉매는 앞서 말한 연소법에 적용하기 적합하다.
페로브스카이트 촉매는 기본적으로 ABO3 형의 구조식을 가지며, 여기서 A는 12 개의 격자 산소로 둘러싸인 결정격자의 중심에 위치하는 이온반경이 큰 희토류 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 등의 양이온이며, B는 6 개의 격자 산소로 둘러싸인 결정격자의 중심에 위치하는 이온반경이 작은 전이금속 양이온이다. 그리고 페로브스카이트 촉매는 격자 구조를 이루는 A와 B 금속 양이온이 어떤 금속인지에 따라 그 산화적 특성이 변화하기 때문에 원하는 화학 반응에 적합한 촉매의 산화적 특성을 유도할 수 있다는 특징이 있어, 악취 성분의 산화 반응에도 이용할 잠재적 가능성이 있는 촉매이다. 이러한 특징을 이용하여 B 금속 양이온을 원하는 산화 반응에 적합하게 선택하고, 이에 산화적 활성이 뛰어난 Pd, Pt 및 Rh 등의 귀금속을 도입하여 산화적 활성이 우수한 페로브스카이트 촉매를 제조하는 연구들이 수행되었다 [M.J. Koponen, M. Suvanto, T.A. Pakkanen, K. Kallinen, T-J.J. Kinnunen, M. Harkonen, Solid State Sci., 7권, 7쪽 (2005)].
일반적으로 알려진 페로브스카이트 촉매 제조법은 구연산법 [S. Ponce, M.A. Pe, J.L.G. Fierro, Appl. Catal. B: Environ., 24(3-4)권, 193쪽 (2000)], 구연산법을 개량한 페치니(Pechini)법 [미국특허 3,330,697 호 (1967)], 고온 소성법, 중합 복합체법, 냉동건조법 [D. Klvana, J. Vaillancourt, J. Kirchnerova, J. Chaouki, Appl. Catal. A: Gen., 109(2)권, 181쪽, (1994)] 등이 있다. 이 중에서 페로브스카이트 촉매의 결정상이 균일하게 형성되는 방법으로서 구연산을 넣어 겔(Gel) 상태의 비정형의 금속 복합체를 만들고 이를 건조 및 소성하여 페로브스카이트 촉매를 얻는 구연산법이 활발히 연구되었으며, 특히, 이를 개선한 페치니(Pechini) 법의 경우에는 구연산과 에틸렌글리콜의 중합반응을 이용함으로서 금속 전구체의 복합체 형성을 더 용이하게 할 수 있다는 점에서 구연산법에 비해 유리하다고 알려져 있다. 따라서 본 발명에서는 페치니(Pechini) 법을 이용하여 란탄, 백금 및 전이 금속 기반의 담지 페로브스카이트 촉매를 제조하였다.
한편 상기 명시한 바와 같이 페로브스카이트 촉매는 산화적 특성 및 내구성 측면에서 우수하다는 장점이 있으나 그 비표면적이 수 내지 수십 m2/g 정도로 낮아 촉매 활성이 저해된다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이를 해결하기 위해서 표면적이 넓은 물질 위에 페로브스카이트 촉매를 넓게 분산시켜 비표면적이 넓은 담지 페로브스카이트 촉매를 만들고자 하는 연구가 진행되었다 [S.V. Nguyen, V. Szabo, D.T. On, S. Kaliaguine, Micropor. Mesopor. Mater., 54권, 51쪽 (2002)]. 이러한 담지 페로브스카이트 촉매는 활성상인 페로브스카이트의 분산이 높아 촉매량 대비 높은 반응 효율을 유도할 수 있으며, 담체의 성질에 따라서 촉매 활성을 변화시키거나 더욱 안정한 상태로 바꿀 수 있다.
하지만 앞서 밝힌 담지 페로브스카이트 촉매를 음식물 처리 과정에서 발생되는 악취 성분을 제거하기 위한 산화 촉매로서 사용한 전례는 아직까지 없으며, 따라서 본 발명에서 수행한 담지 페로브스카이트 촉매를 통한 악취 성분의 산화 반응은 그 기술적 파급 효과가 크다고 판단된다.
본 발명은 음식물 처리 과정 중 발생하는 악취 성분을 제거하는 기존 탈취 방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 1) 악취 성분의 산화 반응에서 안정된 반응 활성을 보이고 2) 저온에서도 높은 활성을 보일 뿐만 아니라, 3) 경제성 측면에서도 유리한 란탄, 백금 및 전이 금속을 포함하는 페로브스카이트형 결정상; 및 상기 결정상이 담지되는 담체;를 포함하는 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 제조된 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매를 이용하여 음식물 처리 과정에서 발생하는 악취 성분을 촉매 연소법에 의해 저온에서 효과적으로 제거하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 하나의 양태로서 본 발명은 란탄, 백금 및 전이 금속을 포함하는 페로브스카이트형 결정상; 및 상기 결정상이 담지되는 담체;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매에 관한 것이다.
이때, 상기 전이 금속은 Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 전이 금속은 Ni인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 담체는 알루미나(Alumina), 실리카(Silica), 티타니아(Titania), 지르코니아(Zirconia), 세리아(Ceria), 니오비아(Niobia) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 담체는 알루미나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매에 있어서, 상기 백금의 함량비는 상기 페로브스카이트형 결정상의 전체 중량을 기준으로 2 내지 25 중량%인 것이 바람직하다. 이러한 이유는 백금의 함량이 2 중량% 미만일 경우 백금으로 인한 산화적 활성의 증가 효과를 기대하기 어려우며, 25 중량%를 초과하는 경우에는 백금의 과도한 사용으로 인한 경제성 저감의 단점이 있기 때문이다.
본 발명에 따른 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매에 있어서, 상기 페로브스카이트형 결정상의 담지량은 상기 촉매의 전체 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 이러한 이유는 페로브스카이트 결정상의 담지량이 10 중량% 미만이면 산화 촉매로서의 활성을 기대하기 어려우며, 50 중량% 이상이면 전체 담지 촉매 대비 페로브스카이트 결정상의 양이 너무 많아 담지 구조의 안정성이 줄어들기 쉽고 담지 과정에 기인한 페로브스카이트 결정상의 고분산이 어렵기 때문이다.
본 발명에 따른 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매에 있어서, 상기 촉매는 140 ～ 300℃의 저온에서 산화되는 것을 특징으로 한다.
다른 하나의 양태로서 본 발명은, (a) 증류수에 란탄, 백금 전구체 및 전이 금속 전구체를 용해시켜 제1 용액을 형성하고 별도의 증류수에 구연산과 에틸렌글리콜을 용해시켜 제2 용액을 형성하고, 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 혼합된 용액에 담체를 넣어 혼합 용액을 형성하는 단계; (c) 상기 혼합 용액을 2 내지 5 시간 동안 100 내지 140 ℃의 온도로 가열하여 초과된 물의 양만큼을 증발시켜 무정형의 페로브스카이트 복합체를 얻는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 얻어진 페로브스카이트 복합체를 80 내지 120 ℃의 온도에서 2 내지 5 시간 동안 건조시키는 단계; (e) 상기 (d) 단계에서 건조된 페로브스카이트 복합체를 분쇄하여 제1 기설정된 온도 범위에서 1 내지 3 시간 동안 열처리하는 단계 및; (f) 상기 (e) 단계에서 열처리된 페로브스카이트 복합체를 제2 기설정된 온도 범위에서 3 내지 7 시간 동안 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 상기 단계들을 구체적으로 설명하기로 한다.
(a) 증류수에 란탄, 백금 및 전이 금속 전구체를 용해시켜 제1 용액을 형성하고 별도의 증류수에 구연산과 에틸렌글리콜을 용해시켜 제2 용액을 형성하고, 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 단계
우선, 증류수에 란탄 전구체, 백금 전구체 및 전이 금속 전구체를 용해시켜 제1 용액을 형성한다. 별도의 증류수에 구연산 및 에틸렌글리콜을 용해시켜 제2 용액을 형성한다. 이후, 제1 용액과 제2 용액을 혼합 및 교반하여 중합 반응을 유도한다.
이때, 전이 금속 전구체는 나이트레이트(Nitrate)계, 클로라이드(Chloride)계, 브로마이드(Bromide)계, 아세테이트(Acetate)계 및 아세틸아세토네이트(Acetylacetonate)계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.바람직하게는, 전이 금속 전구체는 나이트레이트(Nitrate)계인 것을 특징으로 한다.
또한, 백금 전구체는 클로라이드계, 시아나이드(Cyanide)계, 브로마이드계, 아이오다이드(Iodide)계, 아세틸아세토네이트계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하나, 백금 전구체가 반드시 이러한 종류에 제한되는 것은 아님을 유의한다.
(b) 상기 (a) 단계에서 혼합된 용액에 담체를 넣어 혼합 용액을 형성하는 단계
상기 (a) 단계에서 혼합된 용액에 담체를 넣어 혼합 용액을 형성한다.
여기서, 담체는 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아, 세리아, 니오비아 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 담체는 알루미나인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매의 제조 방법에 있어서, 상기 페로브스카이트형 결정상의 담지량이 촉매의 전체 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%이 되도록, 상기 란탄, 백금 전구체 및 전이 금속 전구체의 양을 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 이유는 페로브스카이트 결정상의 담지량이 10 중량% 미만이면 산화 촉매로서의 활성을 기대하기 어려우며, 50 중량% 이상이면 전체 담지 촉매 대비 페로브스카이트 결정상의 양이 너무 많아 담지 구조의 안정성이 줄어들기 쉽고 담지 과정에 기인한 페로브스카이트 결정상의 고분산이 어렵기 때문이다.
(c) 상기 혼합 용액을 2 내지 5 시간 동안 100 내지 140 ℃의 온도로 가열하여 초과된 물의 양만큼을 증발시켜 무정형의 페로브스카이트 복합체를 얻는 단계
담체가 첨가된 혼합 용액을 2 내지 5 시간 동안 100 내지 140 ℃의 온도로 가열하여 초과된 물의 양만큼을 증발시켜 무정형의 페로브스카이트 복합체를 획득한다. 이러한 증발 공정은 공지된 방법을 사용하는 것으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 상기 (c) 단계가 진행됨에 따라 혼합 용액의 점도가 높아지게 되며, 겔(gel) 상태의 무정형의 페로브스카이트 복합체는 굳어지게 된다.
(d) 상기 (c) 단계에서 얻어진 페로브스카이트 복합체를 80 내지 120 ℃의 온도에서 2 내지 5 시간 동안 건조시키는 단계
굳어진 무정형의 페로브스카이트 복합체를 오븐과 같은 건조 장치에 넣고 80 내지 120 ℃의 온도에서 2 내지 5 시간 동안 건조한다. 이러한 건조 공정은 공지된 방법을 사용하는 것으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
(e) 상기 (d) 단계에서 건조된 페로브스카이트 복합체를 분쇄하여 제1 기설정된 온도 범위에서 1 내지 3 시간 동안 열처리(제1 열처리)하는 단계
상기 (d) 단계에서 건조된 페로브스카이트 복합체에 포함된 불순물을 제거하기 위해 건조된 페로브스카이트 복합체를 분쇄한 뒤 공기 분위기의 소성로에서 제1 기설정된 온도 범위에서 1 내지 3 시간 동안 제1 열처리를 수행한다. 이러한 제1 열처리를 수행하는 것은 남아 있는 불순물을 제거하기 위함과 동시에 뭉치는 입자를 한 번 추가적으로 분쇄하는 단계를 넣어 후술되는 제2 열처리시 소결 현상에 의한 비표면적 손실을 줄이기 위함이다.
이때, 제1 기설정된 온도 범위는 300 내지 500 ℃ 인 것을 특징으로 한다. 이러한 이유는 온도가 300 ℃ 미만이면 충분히 불순물을 제거하기 불리하고 500 ℃를 초과하게 되면 제1 열처리 온도와 비슷한 영역에 들어가게 되어 초기 열처리로서의 의미가 없어진다.
(f) 상기 (e) 단계에서 열처리된 페로브스카이트 복합체를 제2 기설정된 온도 범위에서 3 내지 7 시간 동안 열처리(제2 열처리)하는 단계
상기 (e) 단계에서 열처리된 페로브스카이트 복합체를 분쇄한 뒤 공기 분위기의 소성로에서 제2 기설정된 온도 범위에서 3 내지 7 시간 동안 제2 열처리를 수행한다.
이때, 제2 기설정된 온도 범위는 600 내지 800 ℃인 것을 특징으로 한다. 이러한 이유는, 제2 열처리온도가 600 ℃ 미만이면 페로브스카이트 결정의 상이 제대로 형성되지 않으며, 800 ℃를 초과하는 경우에는 페로브스카이트 결정을 이루는 원자들의 소결 현상이 일어나 비표면적이 매우 낮게 나타나게 되기 때문이다.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상술된 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매에 관한 것이다.
또한 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상술된 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매를 이용하여 음식물 처리시 발생하는 악취 성분을 제거하는 방법에 관한 것이다.
이때, 본 발명에 따른 악취 성분을 제거하는 방법에 있어서, 상기 촉매의 반응 온도는 140 ～ 300℃인 것을 특징으로 한다. 이러한 이유는 촉매의 반응 온도가 반응온도가 140 ℃ 미만일 경우에는 온도가 너무 낮아 촉매 반응이 일어나기 위한 활성화가 이루어지지 않으며, 반응온도가 300 ℃를 초과할 경우에는 온도가 너무 높아 음식물 처리 과정이 적용되는 기기 및 장비에 적용하기 어려운 단점이 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 악취 성분을 제거하는 방법에 있어서, 촉매의 존재 하에 악취 성분, 수증기 및 공기의 총 유량 기준 공간 속도가 1,000 내지 200,000 ml/hg-촉매인 것을 특징으로 한다. 이러한 이유는 공간 속도가 1,000 ml/hg-촉매 미만일 경우에는 악취 성분의 제거 과정이 너무 길어 효율적이지 못할 뿐만 아니라 실제 음식물 처리 과정의 배기가스의 유량에 비해 너무 작아 실제 적용 가능성이 떨어진다는 단점이 있고, 공간 속도가 200,000 ml/hg-촉매를 초과하는 경우에는 공간 속도가 너무 빨라서 촉매와의 접촉 시간이 작아 충분히 산화 반응이 일어나지 않는다는 문제점이 있기 때문이다.
본 발명에 따른 란탄, 백금 및 전이 금속 기반의 전구체를 이용하여 제조된 페로브스카이트 결정상이 실리카, 알루미나 및 티타니아 등 상용 담체에 담지된 페로브스카이트 촉매는 일반적으로 음식물 처리 과정에서 발생하는 악취 성분을 제거하기 위한 귀금속 촉매계에 비하여 경제적인 측면에서 유리하며, 일반 비귀금속 촉매계에 비해서는 보다 낮은 온도에서 높은 악취 성분 제거율을 나타낸다는 효과가 발생한다.
따라서 음식물 처리 과정 중 배기부에 본 발명에 따른 촉매를 장착할 시, 지적되어온 필터의 교체 주기나 탈취 효율 면의 문제 사항들을 원활히 해결할 수 있을 것으로 기대되며 보다 경제적인 탈취 시스템을 제조하는데 기여할 수 있을 것이다.
도 1은 제조예 2,3 및 비교예 3에 의해 제조된 총 4 종의 페로브스카이트 촉매를 이용한 악취 성분의 산화 반응 실험을 180 ℃의 등온 조건에서 실시하였을 때의 총 전환율 비교도이며,
도 2는 제조예 1~3 및 비교예 2에 의해 제조된 총 5 종의 페로브스카이트 촉매를 이용한 악취 성분의 산화 반응 실험을 수행하는데 있어서, 140 내지 300 ℃의 범위의 반응 온도에서 온도에 따른 촉매별 악취 성분의 총 전환율 추이를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1. LaNiO 3 페로브스카이트 촉매의 제조>
먼저 증류수 25 ml에 란탄 전구체인 란탄 나이트레이트 헥사하이드레이트(Lanthanum nitrate hexahydrate,Sigma-Aldrich 제품) 4.3 g과 니켈 전구체인 니켈 나이트레이트 헥사하이드레이트(Nickel nitrate hexahydrate, Fluka 제품) 3.0 g을 용해시켰다. 또 다른 증류수 15 ml에 씨트릭애씨드 모노하이드레이트(Citric acid monohydrate, Samchun 제품) 6.3 g을 용해시키고 20 분 간 교반한 뒤, 에틸렌글리콜(Ethylene glycol, Samchun 제품) 6.7 ml를 첨가하여 20 분 간 더 교반하였다. 이후 구연산과 에틸렌글리콜을 용해시킨 용액을 상기 금속 전구체 용액에 넣어 교반하면서 중합 반응을 유도하였고, 3 시간 동안 120 ℃의 온도로 가열하여 물을 증발시켰다. 상기 증발 과정이 진행됨에 따라 용액의 점도가 높아지게 되고 이로부터 얻은 겔(Gel) 상태의 금속 복합체가 굳어지면 가열을 멈춘 뒤 오븐에 넣고 100 ℃의 온도에서 3 시간 동안 건조시킨다. 이후 샘플에 포함된 불순물을 제거하기 위하여 건조된 샘플을 분쇄한 뒤 공기분위기의 소성로에서 400 ℃에서 2 시간 동안 열처리하였다. 그리고 페로브스카이트 결정상을 얻기 위해 열처리된 샘플을 다시 분쇄하여 공기분위기의 소성로에 넣고 800 ℃에서 5 시간 동안 추가적으로 열처리하였다. 이렇게 제조된 페로브스카이트 촉매는 LaNiO3의 화학식으로 표현되며, LN으로 명명하였다.
<제조예 2. LaNi 0.9 Pt 0.1 O 3 페로브스카이트 촉매(전체 촉매 기준 백금 함량 7.5중량%)의 제조>
먼저 증류수 25 ml에 란탄 전구체인 란탄 나이트레이트 헥사하이드레이트 2.2 g, 니켈 전구체인 니켈 나이트레이트 헥사하이드레이트 1.3 g 및 백금 전구체인 플래티넘 아세틸아세토네이트(Platinum acetylacetonate, Sigma-Aldrich 제품) 0.2 g을 용해시켰다. 또 다른 증류수 15 ml에 씨트릭애씨드 모노하이드레이트 3.2 g을 용해시키고 20 분 간 교반한 뒤, 에틸렌글리콜 3.3 ml를 첨가하여 20 분 간 더 교반하였다. 이후 구연산과 에틸렌글리콜을 용해시킨 용액을 상기 금속 전구체 용액에 넣어 교반하면서 중합 반응을 유도하였고, 3 시간 동안 120 ℃의 온도로 가열하여 물을 증발시켰다. 상기 증발 과정이 진행됨에 따라 용액의 점도가 높아지게 되고 이로부터 얻은 겔(Gel) 상태의 금속 복합체가 굳어지면 가열을 멈춘 뒤 오븐에 넣고 100 ℃의 온도에서 3 시간 동안 건조시킨다. 이후 샘플에 포함된 불순물을 제거하기 위하여 건조된 샘플을 분쇄한 뒤 공기분위기의 소성로에서 400 ℃에서 2 시간 동안 열처리하였다. 그리고 페로브스카이트 결정상을 얻기 위해 열처리된 샘플을 다시 분쇄하여 공기분위기의 소성로에 넣고 800 ℃에서 5 시간 동안 추가적으로 열처리하였다. 이렇게 제조된 페로브스카이트 촉매는 LaNi0.9Pt0.1O3의 화학식으로 표현되며, LNP10으로 명명하였다.
<제조예 3. LaNi 0.9 Pt 0.1 O 3 페로브스카이트 결정상이 상용 알루미나에 담지된 페로브스카이트 촉매(전체 촉매 기준 페로브스카이트 20 중량%)의 제조>
먼저 증류수 25 ml에 란탄 전구체인 란탄 나이트레이트 헥사하이드레이트 2.2 g, 니켈 전구체인 니켈 나이트레이트 헥사하이드레이트 1.3 g 및 백금 전구체인 플래티넘 아세틸아세토네이트 0.2 g을 용해시켰다. 또 다른 증류수 15 ml에 씨트릭애씨드 모노하이드레이트 3.2 g을 용해시키고 20 분 간 교반한 뒤, 에틸렌글리콜 3.3 ml를 첨가하여 20 분 간 더 교반하였다. 이후 구연산과 에틸렌글리콜을 용해시킨 용액을 상기 금속 전구체 용액에 넣어 교반하면서 중합 반응을 유도하였으며, 이 용액에 상용 알루미나인 Degussa의 감마-알루미나 5.1 g을 넣고, 3 시간 동안 120 ℃의 온도로 가열하여 물을 증발시켰다. 상기 증발 과정이 진행됨에 따라 용액의 점도가 높아지게 되고 이로부터 얻은 겔(Gel) 상태의 금속 복합체가 굳어지면 가열을 멈춘 뒤 오븐에 넣고 100 ℃의 온도에서 3 시간 동안 건조시킨다. 이후 샘플에 포함된 불순물을 제거하고 페로브스카이트 결정상을 얻기 위하여 건조된 샘플을 분쇄한 뒤 공기분위기의 소성로에 넣고 800 ℃에서 5 시간 동안 열처리하였다. 이렇게 제조된 페로브스카이트 촉매는 LaNi0.9Pt0.1O3/Al2O3의 화학식으로 표현되며, LNP10/Al로 명명하였다.
<비교예 1. LaMO 3 (M = Cr, Mn, Fe, Co 및 Cu) 페로브스카이트 촉매의 제조>
먼저 증류수 25 ml에 란탄 전구체인 란탄 나이트레이트 헥사하이드레이트과 양론적으로 계산하여 란탄과 전이 금속 M의 몰 비가 1 이 되도록 전이 금속 전구체를 용해시켰다. 이 때 사용된 전이 금속 전구체는 크로뮴 나이트레이트 노나하이드레이트(Chromium nitrate nonahydrate, Sigma-Aldrich 제품), 망가니즈 나이트레이트 헥사하이드레이트(Manganese nitrate hexahydrate, Sigma-Aldrich 제품), 아이언 나이트레이트 노나하이드레이트(Iron nitrate nonahydrate, Sigma-Aldrich 제품), 코발트 나이트레이트 헥사하이드레이트(Cobalt nitrate hexahydrate, Sigma-Aldrich 제품) 및 코퍼 나이트레이트 트라이하이드레이트(Copper nitrate trihydrate, Sigma-Aldrich 제품)이다. 금속 전구체 용액을 만들어 혼합한 이후에는 제조예 1과 동일한 방법으로 페로브스카이트 촉매를 제조하였다. 이렇게 제조된 페로브스카이트 촉매는 LaMO3 (M = Cr, Mn, Fe, Co 및 Cu)의 화학식으로 표현되며, 각각 LCr, LMn, LFe, LCo 및 LCu로 명명하였다.
<비교예 2. LaNi 0.97 Pt 0.03 O 3 및 LaNi 0.7 Pt 0.3 O 3 페로브스카이트 촉매(전체 촉매 기준 백금 함량 2.2중량% 및 22.5중량%)의 제조>
먼저 증류수 25 ml에 란탄 전구체인 란탄 나이트레이트 헥사하이드레이트), 니켈 전구체인 니켈 나이트레이트 헥사하이드레이트 및 백금 전구체인 플래티넘 아세틸아세토네이트를 각각의 몰 비가 1:0.97:0.03 및 1:0.7:0.3이 되도록 용해시켰다. 금속 전구체 용액을 만들어 혼합한 이후에는 제조예 2와 동일한 방법으로 페로브스카이트 촉매를 제조하였다. 이렇게 제조된 페로브스카이트 촉매는 LaNi0.97Pt0.03O3 및 LaNi0.7Pt0.3O3의 화학식으로 표현되며, 각각 LNP3 및 LNP30으로 명명하였다.
<비교예 3. LaNi 0.9 Pt 0.1 O 3 페로브스카이트 결정상이 상용 실리카 및 티타니아에 담지된 페로브스카이트 촉매(전체 촉매 기준 페로브스카이트 20 중량%)의 제조>
먼저 증류수 25 ml에 란탄 전구체인 란탄 나이트레이트 헥사하이드레이트 2.2 g, 니켈 전구체인 니켈 나이트레이트 헥사하이드레이트 1.3 g 및 백금 전구체인 플래티넘 아세틸아세토네이트 0.2 g을 용해시켰다. 또 다른 증류수 15 ml에 씨트릭애씨드 모노하이드레이트 3.2 g을 용해시키고 20 분 간 교반한 뒤, 에틸렌글리콜 3.3 ml를 첨가하여 20 분 간 더 교반하였다. 이후 구연산과 에틸렌글리콜을 용해시킨 용액을 상기 금속 전구체 용액에 넣어 교반하면서 중합 반응을 유도하였으며, 이 용액에 상용 실리카인 Degussa 실리카 또는 상용 티타니아인 Degussa P25 티타니아를 5.1 g 넣고, 3 시간 동안 120 ℃의 온도로 가열하여 물을 증발시켰다. 증발 과정 이후는 제조예 3과 같은 방법으로 진행하였다. 이렇게 제조된 페로브스카이트 촉매는 LaNi0.9Pt0.1O3/SiO2 또는 LaNi0.9Pt0.1O3/TiO2의 화학식으로 표현되며, 각 촉매를 LNP10/Si 또는 LNP10/Ti로 명명하였다.
<실시예 1. 제조예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 페로브스카이트 촉매의 일정 온도에서의 악취 성분 제거 반응>
제조예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 페로브스카이트 촉매를 이용하여 7 가지 악취 성분이 혼합된 반응물에 대한 산화 반응을 수행하였다. 반응물로 사용된 악취 성분 혼합물과 그 비율은 하기 표 1과 같으며, 각 성분은 친수성과 소수성으로 분류하여 각 분류별로 반응기에 주입하였다. 즉, 친수성 악취 성분의 경우에는 악취 성분을 물과 함께 혼합하여 주입하였고, 소수성 악취 성분의 경우에는 악취 성분만 혼합하여 주입한 것을 의미한다.
반응물 흐름의 분류 악취 성분 혼합 농도 (ppm) 악취 성분 중 비율(%)
친수성


 아세트알데히드
(Acetaldehyde)		 2
4.17
트리메틸아민
(Trimethylamine)		 1
2.08
아세트산
(Acetic acid)		 23
47.92
증류수 -
-
소수성 디메틸설파이드
(Dimethyl sulfide)		 1
2.08
이소발레르알데히드
(i-Valeraldehyde)		 12
25.00
노르말발레르알데히드
(n-Valeraldehyde)		 2
4.17
톨루엔
(Toluene)		 7
14.58
상기 표 1에 표기된 악취 성분 7 종의 총 부피와 물의 부피 비율은 각각 5.4 부피%, 94.6 부피% 이다. 또한 반응 장치에 들어가는 흐름으로서 음식물처리기와 유사한 조건을 만들기 위하여 질소와 산소를 흘려주게 되는데, 이 때 질소와 산소의 비는 공기 중 부피 비에 가까운 78:21로 설정하였다. 즉, 반응기로 주입되는 모든 흐름의 부피비를 악취 성분:물:질소:산소=3.8:66.2:23.4:6.3으로 설정하여 반응을 수행하였다.
악취 성분의 산화 반응을 수행하기 위한 반응 장치로서 석영 재질로 된 일자형 반응기를 사용하였고, 이 반응기를 전기로에 설치하여 온도를 조절하면서 반응 온도를 일정하게 유지하였다. 반응물은 전술한 바와 같이 친수성과 소수성으로 나누어 액체 시린지 펌프(Liquid Syringe Pump)를 이용하여 표 1의 농도를 만족하도록 주입량을 설정한 뒤 각각 주입하였으며, 이 때 설치된 반응기에는 상기 반응물이 약 6,400 ml/h?g-촉매의 공간 속도(Space Velocity)로 흐르도록 하였다. 또한 촉매량과 반응 온도는 모든 촉매에 대하여 일정하게 하여 같은 양의 촉매를 반응에 이용하는 경우 일정 온도 조건에서 촉매 활성이 어떻게 변화하는지를 알아보았다. 촉매 활성을 비교하기 위해서 각 성분의 전환율과 총 전환율이라는 지표를 도입하였으며, 각각을 수학식 1 및 수학식 2에 의해 계산하였다.
Figure 112010057241240-pat00001
Figure 112010057241240-pat00002
그리고 상기 제조예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 6 종의 페로브스카이트 촉매를 이용한 악취 성분의 저온 산화 반응 실험을 300 ℃의 등온 조건에서 실시하여 다음 표 2와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
악취 성분 전환율 (%)
LN
(제조예1)		 LCr
(비교예2)		 LMn
(비교예2)		 LFe
(비교예 2)		 LCo
(비교예2)		 LCu
(비교예2)
아세트알데히드
(Acetaldehyde)		 62.8 0 12.5 34.9 36.9 37.9
트리메틸아민
(Trimethylamine)		 43.7 81.8 71.8 64.7 48.5 45.3
아세트산
(Acetic acid)		 46.1 24.8 12.2 16.2 22.9 21.2
디메틸설파이드
(Dimethyl sulfide)		 54.8 2.0 7.0 26.0 21.1 17.8
이소발레르알데히드
(i-Valeraldehyde)		 85.9 27.4 63.5 37.4 36.4 56.7
노르말발레르알데히드
(n-Valeraldehyde)		 90.4 27.9 74.4 15.5 53.1 20.7
톨루엔
(Toluene)		 40.3 0 1.8 21.3 19.0 11.5
총 전환율 (%) 56.1 18.9 24.7 23.6 27.7 28.8
표 2의 결과에서 볼 수 있듯이 300 ℃의 조건에서 가장 높은 활성을 보이는 촉매는 56.1%의 총 전환율을 보이는 LN 촉매이다. 또한 나머지 전이 금속이 포함된 촉매들은 15 내지 30% 정도의 총 전환율을 보였으며, 각각의 촉매들이 보이는 성분별 전환율의 추이는 일정한 경향성을 갖지 않는 것을 알 수 있다. 경향성을 보이지 않는 것은, 각 악취 성분 분자가 촉매와 접촉하여 산화되는 메커니즘에서 각 성분이 촉매와 결합하는데 있어 특정 우선 순위가 존재하지 않기 때문으로 판단된다. 상기 표 2의 결과를 토대로 하여 백금 치환 및 담체가 적용된 페로브스카이트 촉매의 기본형을 LN 으로 설정하였다.
<실시예 2. 제조예 1,2 및 비교예 2에 의해 제조된 페로브스카이트 촉매의 일정 온도에서의 악취 성분 제거 반응>
제조예 1,2 및 비교예 2에 의해 제조된 페로브스카이트 촉매를 이용하여 7 가지 악취 성분이 혼합된 반응물에 대한 저온 산화 반응을 수행하였다. 반응 온도는 180 ℃로 설정하였으며, 그 외 반응 조건은 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 제조예 1,2 및 비교예 2에 의해 제조된 4 종의 페로브스카이트 촉매의 악취 성분 제거율을 나타내면 다음 표 3과 같다.
악취 성분 전환율 (%)
LN
(제조예 1)		 LNP3
(비교예 2)		 LNP10
(제조예 2)		 LNP30
(비교예 2)
아세트알데히드
(Acetaldehyde)		 15.6 32.7 49.4 51.1
트리메틸아민
(Trimethylamine)		 52.7 17.5 100 100
아세트산
(Acetic acid)		 10.0 35.4 64.9 52.2
디메틸설파이드
(Dimethyl sulfide)		 3.6 25.4 24.1 29.1
이소발레르알데히드
(i-Valeraldehyde)		 5.1 20.6 11.8 11.7
노르말발레르알데히드
(n-Valeraldehyde)		 7.7 20.7 17.5 19.7
톨루엔
(Toluene)		 5.5 18.8 7.6 9.5
총 전환율 (%) 9.7 29.3 36.3 39.1
표 3의 결과에서 볼 수 있듯이 180 ℃의 일정한 온도 조건에서 백금이 치환된 LNP3, LNP10 및 LNP30 촉매는 백금이 치환되지 않은 LN 촉매에 비해 총 전환율 측면에서 우수한 촉매 활성을 보였다. 이는 산화적 특성이 우수한 백금이 니켈 대신에 치환되어 악취 성분의 산화 반응에 필요한 활성화 에너지를 낮추어 저온에서도 충분히 산화되기 쉽게 했기 때문이다. 그리고 백금 치환량이 증가할수록 페로브스카이트 촉매를 통한 악취 성분의 총 전환율은 점점 증가하는 양상을 보이는 것을 알 수 있으며, LNP3에 비해서 LNP10 및 LNP30 촉매가 보다 높은 악취 성분 총 전환율을 보임을 알 수 있다. 한편, 백금 치환량이 22.5 중량%인 LNP30의 총 전환율은 백금 치환량이 7.5 중량%인 LNP10의 총 전환율보다 높지만, 그 차이가 백금 증가량에 비해 미미하다는 것을 알 수 있는데 이로부터 백금 치환량을 계속 늘리는 것은 경제적으로 불리한 방법이며, 최대한의 적정량이 존재한다는 것을 알 수 있다. 이에 본 특허에서는 그 적정량을 7.5 중량%로 제시하여 담지 페로브스카이트 촉매를 제조하였다.
<실시예 3. 제조예 2,3 및 비교예 3에 의해 제조된 페로브스카이트 촉매의 일정 온도에서의 악취 성분 제거 반응>
제조예 2,3 및 비교예 3에 의해 제조된 페로브스카이트 촉매를 이용하여 7 가지 악취 성분이 혼합된 반응물에 대한 저온 산화 반응을 수행하였다. 반응 온도는 180 ℃로 설정하였으며, 그 외 반응 조건은 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 상기 제조예 2,3 및 비교예 3에 의해 제조된 4 종의 페로브스카이트 촉매를 이용하여 악취 성분의 산화 반응 실험을 180 ℃의 등온 조건에서 실시한 결과는 다음 표 4 및 도 1과 같다.
악취 성분 전환율 (%)
LNP10
(제조예 2)		 LNP10/Al
(제조예 3)		 LNP10/Si
(비교예 3)		 LNP10/Ti
(비교예 3)
아세트알데히드
(Acetaldehyde)		 49.4 70.2 7.7 73.1
트리메틸아민
(Trimethylamine)		 100 100 67.8 88.6
아세트산
(Acetic acid)		 64.9 100 38.2 100
디메틸설파이드
(Dimethyl sulfide)		 24.1 100 11.3 71.6
이소발레르알데히드
(i-Valeraldehyde)		 11.8 77.7 14.1 66.9
노르말발레르알데히드
(n-Valeraldehyde)		 17.5 84.2 18.0 68.3
톨루엔
(Toluene)		 7.6 60.0 7.9 60.5
총 전환율 (%) 36.3 88.7 27.5 85.4
표 4 및 도 1의 결과로부터 백금이 치환된 페로브스카이트 촉매인 LNP10에 비해 상용 담체인 알루미나 또는 티타니아에 각각 담지된 페로브스카이트 촉매인 LNP10/Al와 LNP10/Ti는 180 ℃의 저온에서도 LNP10에 비해 월등히 좋은 산화 활성을 보여주는 것을 알 수 있다. 특히 LNP10/Al은 88% 이상의 총 전환율을 보임으로서 매우 우수한 촉매 활성을 보여주고 있다. 그리고 LNP10/Si와 LNP10 두 촉매의 촉매 전체 질량을 동일하게 하여 반응 실험을 진행한 것을 고려해 봤을 때, LNP10/Si 촉매의 백금의 절대적인 함량은 LNP10에 비해 1/5 정도에 미친다는 점을 알 수 있다. 즉, LNP10/Si와 LNP10을 같은 질량만큼 이용하여 악취 물질의 산화 반응을 진행할 경우, LNP10/Si 촉매에서는 더 적은 백금 치환량으로도 비교적 높은 활성을 얻을 수 있다는 장점이 있어 경제적으로 유리한 것이다. 비슷한 맥락에서 볼 때 알루미나 및 티타니아에 담지된 페로브스카이트 촉매인 LNP10/Al, LNP10/Ti의 경우에는 LNP1에 비해 백금량이 1/5 밖에 되지 않으나 85%가 넘는 총 전환율을 보이는 것으로 보아 경제성 측면에서 매우 우수한 촉매라고 할 수 있다.
도 2로부터 제조예 1~3 및 비교예 1,2에서 제조된 페로브스카이트 촉매가 악취 성분의 산화 반응에서 온도에 따라 어떠한 양상을 나타내는지를 알 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 전체 온도 범위에 따라서 온도가 올라갈수록 촉매의 산화 반응 활성은 증가하는 경향을 보이며 일반적으로 백금이 치환된 페로브스카이트 촉매의 경우 그렇지 않은 촉매에 비해 높은 산화 반응 활성을 보여준다. 그리고 담지 페로브스카이트 촉매들의 산화 반응 활성은 비담지 페로브스카이트 촉매들에 비해서 우수하며, 그 중에서도 알루미나에 담지된 페로브스카이트 촉매는 180 ℃의 저온에서도 88.7%의 높은 총 전환율을 보임을 확인할 수 있다. 또한 온도를 상승시킴에 따라 급격하게 촉매 활성이 증가하는 구간이 있는데, 알루미나 또는 티타니아에 담지된 페로브스카이트 촉매의 경우 상기 급격한 촉매 활성이 나타나는 구간이 비담지 페로브스카이트 촉매에 비해 더 낮은 온도 영역대에서 나타남으로서, 이는 저온 영역대에서 조금만 온도를 올려도 총 전환율 측면에서 높은 활성을 기대할 수 있음을 말해주는 결과이다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.

Claims (16)

  1. 란탄, 백금 및 니켈을 포함하는 페로브스카이트형 결정상; 및
    상기 결정상이 담지되는 담체;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 담체는 알루미나(Alumina), 실리카(Silica), 티타니아(Titania), 지르코니아(Zirconia), 세리아(Ceria), 니오비아(Niobia) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매.
  4. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백금의 함량비는 상기 페로브스카이트형 결정상의 전체 중량을 기준으로 2 내지 25 중량%인 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 페로브스카이트형 결정상의 담지량은 상기 촉매의 전체 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 촉매는 140 ～ 300℃의 저온에서 산화되는 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매.
  7. (a) 증류수에 란탄, 백금 및 니켈 전구체를 용해시켜 제1 용액을 형성하고 별도의 증류수에 구연산과 에틸렌글리콜을 용해시켜 제2 용액을 형성하고, 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계에서 혼합된 용액에 담체를 넣어 혼합 용액을 형성하는 단계;
    (c) 상기 혼합 용액을 2 내지 5 시간 동안 100 내지 140 ℃의 온도로 가열하여 초과된 물의 양만큼을 증발시켜 무정형의 페로브스카이트 복합체를 얻는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계에서 얻어진 페로브스카이트 복합체를 80 내지 120 ℃의 온도에서 2 내지 5 시간 동안 건조시키는 단계;
    (e) 상기 (d) 단계에서 건조된 페로브스카이트 복합체를 분쇄하여 제1 기설정된 온도 범위에서 1 내지 3 시간 동안 열처리하는 단계 및;
    (f) 상기 (e) 단계에서 열처리된 페로브스카이트 복합체를 제2 기설정된 온도 범위에서 3 내지 7 시간 동안 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 니켈 전구체는 나이트레이트(Nitrate)계, 클로라이드(Chloride)계, 브로마이드(Bromide)계, 아세테이트(Acetate)계 및 아세틸아세토네이트(Acetylacetonate)계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 백금 전구체는 클로라이드(Chloride)계, 시아나이드(Cyanide)계, 브로마이드(Bromide)계, 아이오다이드(Iodide)계, 아세틸아세토네이트(Acetylacetonate)계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 담체는 알루미나(Alumina), 실리카(Silica), 티타니아(Titania), 지르코니아(Zirconia), 세리아(Ceria), 니오비아(Niobia) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    상기 제1 기설정된 온도 범위는 300 내지 500 ℃ 인 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서,
    상기 제2 기설정된 온도 범위는 600 내지 800 ℃인 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매의 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 페로브스카이트형 결정상의 담지량이 상기 촉매의 전체 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%이 되도록, 상기 란탄, 백금 전구체 및 니켈 전구체의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는,
    악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매의 제조 방법.
  14. 제7항 내지 제13항 중 어느 한 방법에 따른 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 악취 성분 제거를 위한 저온 산화용 촉매.
  15. 제14항에 따른 촉매를 이용하여 음식물 처리시 발생하는 악취 성분을 제거하는 방법에 있어서,
    상기 촉매의 반응 온도는 140 ～ 300℃인 것을 특징으로 하는,
    저온 산화용 촉매를 이용한 악취 성분 제거 방법.
  16. 제14항에 따른 촉매를 이용하여 음식물 처리시 발생하는 악취 성분을 제거하는 방법에 있어서,
    악취 성분, 수증기 및 공기의 총 유량 기준 공간 속도가 1,000 내지 200,000 ml/hg-촉매인 것을 특징으로 하는,
    저온 산화용 촉매를 이용한 악취 성분 제거 방법.
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