KR101319064B1

KR101319064B1 - 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조 방법

Info

Publication number: KR101319064B1
Application number: KR1020110053244A
Authority: KR
Inventors: 조항근; 이강홍; 이승현; 남승하; 서필원; 홍성창; 강연석; 김성수; 이현희; 김기왕; 박광희; 이상문; 권동욱; 김거종; 원종민
Original assignee: (주) 세라컴
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2013-10-17
Also published as: KR20120134379A

Abstract

본 발명은 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조에 관한 것으로, 지지체에 졸 상태의 티타니아를 코팅한 후 자외선 조사에 의해 백금을 담지하여 촉매를 제조함으로써 상온에서 별도의 에너지원 없이 실내에 존재하는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄 및 수소를 산화하여 제거하는 동시에 분진의 발생을 최소화하여 실내에 용이하게 적용할 수 있는 백금 촉매 및 그 응용 방법을 제공한다.

Description

포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조 방법{METHOD OF PREPARING PLATINUM CATALYST FOR REMOVING FORMALDEHYDE, CARBON DIOXIDE, METHANOL AND HYDROGEN}

본 발명은 백금 촉매의 제조 및 그 응용에 관한 것으로, 특히, 실내에 존재하는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소를 상온에서 산화하여 제거할 수 있는 백금 촉매와 그 제조 방법 및 이를 이용하여 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소를 제거하는 방법에 관한 것이다.

최근 삶의 질이 향상되면서 실내공기의 질에 대한 관심이 점차 증대되고 있다. 실내공기를 오염시키는 주된 물질로는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올이 널리 알려져 있으며, 특히 최근에는 일본의 원자력발전소 폭발 사고와 관련하여 수소의 제거에 대해서도 활발히 논의되고 있다.

먼저, 포름알데히드는 무색의 자극성 기체로 탄소나 목재, 설탕 등 다양한 유기물질의 불완전 연소에 의해 발생하여 연기나 불꽃 속에 함유되며, 이러한 과정에서 대기 중에도 미량 존재하게 된다. 또한, 포름알데히드는 단열재, 섬유옷감, 장롱, 싱크대, 바닥재, 난방연료의 연소 과정, 흡연, 생활용품, 의약품, 접착제 및 자동차 배출 가스 등에서도 다량 발생하는데, 이처럼 발생원의 대부분은 실내에서 사용되는 물질들이기 때문에 인간의 생활에 직간접적인 영향을 주고 있다.

이러한 포름알데히드는 인체에 노출될 경우 눈의 자극, 최루성, 상부기도의 자극, 천식발작, 경련, 구토, 설사 등을 유발하고, 아토피 및 어린이 천식을 일으키는 주원인 물질로 알려져 있으며, 이외에도 빌딩증후군(SBS), 새집증후군(SHS), 화학물질과민증(MCS) 등의 각종 알레르기 증상을 야기하는 것으로 보고되고 있다.

일반적으로 포름알데히드는 하기의 [반응식 1]에 의해 산화되며, 최근에는 이에 기초하여 포름알데히드를 효율적으로 제거하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

[반응식 1]

HCHO + O₂ → CO₂ + H₂O

구체적으로, 특허출원 제2007-0093183호(이하, “종래기술 1”이라 함)에는 포름알데히드를 효율적으로 흡수할 수 있는 석고보드가 개시되어 있고, 특허출원 제2001-0091269호(이하,“종래기술 2”라 함)에는 활성백토와 석분, 활성탄을 이용하여 포름알데히드를 흡착할 수 있는 흡착제가 개시되어 있다. 그러나 종래기술 1 및 종래기술 2는 원인물질의 근본적 해결보다는 단순 흡착이나 흡수 방식을 채택함으로써 흡착제 또는 흡수제를 주기적으로 교환해 주어야 하는 번거로움이 있었다.

또한, 특허출원 제2006-0092168호(이하,“종래기술 3”이라 함)에는 가시광선 감응 광촉매를 이용하여 포름알데히드 및 VOCs를 제거하는 기술내용이 개시되어 있다. 그러나 종래기술 3과 같이 광촉매를 이용할 경우에는 포름알데히드 제거 반응시 별도의 광원이 필요하고, 우수한 효율을 얻기 위해 촉매와의 접촉시간을 늘려야 하기 때문에 반응기의 체적을 증가시키거나 처리할 수 있는 용량을 최소화해야 하는 단점이 있었다.

아울러, 특허출원 제2008-0096844호(이하, “종래기술 4”라 함)에는 백금/티타니아 촉매를 이용하여 상온에서 포름알데히드를 산화시키는 기술내용이 개시되어 있다. 하지만, 종래기술 4는 파우더 형태의 촉매와 그 제조에 관한 것이어서 사용시 분진이 발생할 수 밖에 없고, 이에 따라 실내에 적용하기 어려운 단점이 있다.

한편, 현재까지 연구된 대부분의 포름알데히드 제거 촉매 및 기술은 연속흐름 반응기에서의 실험이 아닌 회분식 반응 실험이 주를 이루고 있으며, 이러한 회분식 반응 실험에서는 산화와 흡착이 공존하게 되므로 엄밀한 의미에서의 산화반응효율을 언급하기 어렵다.

다음, 일산화탄소는 무색, 무취의 기체로 저농도일 경우에는 두통, 현기증, 구역질, 구토 등을 야기하고, 고농도일 경우에는 사망에까지 이르게 하는 등 인체에 큰 영향을 미친다. 특히, 최근 들어서는 찜질방과 같이 제한된 실내공간에서 일산화탄소 중독 및 사망 사고가 빈번히 발생함에 따라 사회적으로 주목받고 있다. 이러한 일산화탄소는 하기의 [반응식 2]에 의해 인체에 무해한 CO₂로 전환 가능하다.

[반응식 2]

2CO + O₂ → 2CO₂

계속하여, 메탄올(MeOH)은 독성물질로서 인체 내에 흡수될 경우 포름알데히드로 전환되어 치명적인 결과를 일으키는 것으로 잘 알려져 있으며, 이러한 메탄올은 하기의 [반응식 3]에 의해 산화된다.

[반응식 3]

2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O

수소의 경우는 최근 일본에서 발생한 원자력발전소 폭발 사고 및 과거 우크라이나 지역의 체르노빌 폭발 사고 등에 의해 그 위험성이 세상에 널리 알려졌으며, 원자력 발전에 사용되는 냉각수의 분해로 인해 발생하는 수소가 일정 농도 이상이 되면 스스로 폭발을 일으켜 2차적으로 방사성 물질을 노출시켜 문제가 되고 있다. 이러한 수소는 기상의 산소와 결합하여 하기의 [반응식 4]에 의해 폭발 위험이 없는 물로 전환될 수 있다.

[반응식 4]

2H₂ + O₂ → 2H₂O

산소의 제거와 관련하여서는 특허출원 제2008-0095940호(이하, “종래기술 5”라 함)에 파우더 형태의 알루미나를 메탈폼(metal foam)에 코팅하고 백금을 담지하여 제조되는 백금/알루미나 코팅 촉매가 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 등의 대표적인 실내 오염물질을 상온에서 무해한 이산화탄소 또는 물로 산화하여 제거하는 동시에 분진의 발생을 최소화하여 실내에 용이하게 적용할 수 있는 백금 촉매와 그 제조 방법 및 이를 이용하여 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소를 제거하는 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은, 지지체에 금속을 코팅한 후 백금을 담지하는 백금 촉매의 제조 방법에 있어서, 상기 백금의 담지는 자외선 조사에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조 방법을 제공한다.

이 경우, 상기 금속은 졸 형태의 티타니아일 수 있다.

이 경우, 상기 백금의 담지에 사용되는 백금 전구체는 염화백금(PtCl₄), 테트라-아민 백금 나이트레이트(Pt(NH₃)₄(NO₃)₂) 또는 하이드록실 백금((NH₂-CH₂CH₂-OH)ㆍ2Pt(OH)₆) 중에서 선택되는 어느 하나로서 상기 티타니아를 기준으로 0.1~5.0 중량% 함유될 수 있다.

이 경우, 상기 자외선의 파장은 10~400nm일 수 있다.

이 경우, 상기 자외선은 0.5~12시간 동안 조사될 수 있다.

이 경우, 상기 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조 방법은 상기 백금 촉매를 고온에서 환원하는 공정을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 방법으로 제조되는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매를 제공한다.

아울러, 본 발명은 상술한 방법으로 제조되는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매에 오염 공기를 통과시켜 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소를 산화 제거하는 방법을 제공한다.

이 경우, 상기 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소를 산화 제거하는 방법은 -5~30℃의 온도와 0~95%의 상대습도에서 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 지지체에 졸 상태의 티타니아를 코팅한 후 자외선 조사를 통해 백금을 담지하여 제조되는 백금 촉매를 제공함으로써 -5~30℃의 온도 범위에서 별도의 빛이나 추가적인 에너지원 없이 실내에 존재하는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐 아니라 산화력이 우수하여 VOCs 등의 다른 실내오염물질까지 산화 및 제거할 수 있다.

또한, 자외선을 조사하여 백금을 담지함으로써 분진의 발생이 최소화되어 실내 공간에서의 원활한 사용을 기대할 수 있다.

아울러, 금속판, 섬유, 필터, 공기정화기, 실내 장식물, 내외장재, 벽지 등의 다양한 지지체의 사용이 가능하여 각종 공기정화 공정 및 수소 재결합기(hydrogen recombiner)에 적용할 수 있다.

도 1은 제조예, 실시제조예 1 및 실시제조예 2에 따라 제조된 백금 촉매의 포름알데히드 제거 특성을 나타낸 도면,
도 2는 제조예 및 실시제조예 1에 따라 제조된 백금 촉매의 유리 표면 및 횡단면을 SEM으로 분석한 사진,
도 3은 제조예 및 실시제조예 1에 따라 제조된 백금 촉매의 표면에 백금이 분산된 정도를 EDS-mapping을 통해 나타낸 도면,
도 4는 비교제조예 1 및 비교제조예 2에 따라 제조된 백금 촉매의 포름알데히드 제거 특성을 나타낸 도면,
도 5는 제조예 및 실시제조예 2에 따라 제조된 백금 촉매에 대한 상온에서의 포름알데히드, 일산화탄소 각각의 전환율 및 동시 전환율을 나타낸 도면.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매는 지지체에 졸(sol) 형태의 나노 티타니아를 코팅하고, 자외선을 조사하여 백금을 담지하는 방법으로 제조된다.

즉, 본 발명은 졸 형태의 티타니아를 사용하여 지지체에 티타니아를 고르게 분산시킨 후 자외선 조사를 통해 백금을 담지함으로써 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소의 산화 제거 활성을 향상시킨 것에 기술적 특징이 있다.

상술한 내용을 기초로 이하 본 발명에 따른 백금 촉매의 제조 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 지지체에 티타니아를 담지하기 위하여 바인더(binder) 용액, 이소프로필알코올 및 증류수를 일정한 비율로 혼합한 후 나노 티타니아 졸을 적하(滴下)시키며 교반하여 티타니아 용액(solution)을 제조한다. 이후, 제조된 티타니아 용액을 이용하여 수회에 걸쳐 지지체를 코팅하고, 지지체에 일정량의 티타니아가 코팅되면 건조설비에서 하루 이상 충분히 건조시킨다. 건조 공정이 완료된 후에는 지지체를 소성하여 티타니아와 지지체의 결합력을 향상시킨다.

소성 공정이 마무리되면 백금을 담지하기 위하여 티타니아 대비 0.1~5 중량%의 백금 수용액을 제조한다. 이 경우, 백금의 전구체로는 염화백금(PtCl₄), 테트라-아민 백금 나이트레이트(Pt(NH₃)₄(NO₃)₂) 또는 하이드록실 백금((NH₂-CH₂CH₂-OH)ㆍ2Pt(OH)₆) 등을 사용할 수 있다. 다음, 제조된 백금 수용액에 티타니아가 코팅된 지지체를 담근 후 상온에서 10~400nm 파장의 자외선을 일정 시간 조사하여 백금을 담지한다. 이후, 완성된 시편을 건조 및 소성함으로써 촉매가 완성된다. 이 경우, 백금 전구체로 염화백금을 사용하였을 때에는 소성 전에 염소를 제거하기 위하여 수소 또는 암모니아 등이 함유된 가스 분위기 하에서 열처리하고, 염화백금 이외의 백금 전구체를 사용하였을 경우에는 소성 공정만 적용하고, 이후 백금 촉매의 산화력을 높일 수 있도록 수소, 암모니아 등이 함유된 가스 분위기 하에서 열처리한다.

한편, 본 발명에서 지지체로는 금속판, 금속섬유, 세라믹 필터, 허니컴(honeycomb)과 같은 구조체나 공기 정화기, 실내 장식물, 내외장재, 벽지 등이 사용될 수 있으며, 촉매를 입자형 또는 모노리스(monolith) 형태로 압출 가공하거나, 슬레이트, 플레이트, 펠렛 등의 다양한 형태로 제조하여 사용하는 것도 가능하다.

이상으로 본 발명에 따른 백금 촉매의 제조 방법을 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 본 발명은 아래의 실시예에 의해 보다 명확하게 이해될 수 있으나, 아래의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

제조예

종래기술에 따른 백금 촉매의 제조 방법으로서, 먼저, 백금 전구체로 염화백금(PtCl₄), 테트라-아민 백금 나이트레이트(Pt(NH₃)₄(NO₃)₂) 또는 하이드록실 백금((NH₂-CH₂CH₂-OH)ㆍ2Pt(OH)₆)을 티타니아 중량 기준으로 0.5~5.0 중량%가 되도록 정량한 후 60℃ 이상의 가열된 증류수에 용해시켜 백금 수용액을 제조한다. 계속하여, 백금 수용액에 분말 형태의 티타니아(TiO₂)를 투입하여 슬러리 형태로 제조하고, 이렇게 제조된 백금/티타니아 수용액을 이용하여 세라믹 허니컴에 백금/티타니아를 코팅한 후 건조시킨다. 이 경우, 일정량의 백금/티타니아가 세라믹 허니컴에 코팅될 때까지 코팅 및 건조 과정을 반복 수행한다. 세라믹 허니컴의 코팅이 완료된 후에는 80~120℃의 온도에서 12시간 이상 건조하여 수분을 완전히 제거한다. 마지막으로 건조된 시편을 소성하는데, 백금의 전구체로 염화백금(PtCl₄)을 사용한 경우에는 300℃에서 3시간 동안 30 부피%의 수소/질소 가스를 이용하여 촉매의 염소를 배제시킨 후 400℃에서 4시간 동안 공기 분위기 하에서 소성하여 제조하며, 백금의 전구체에 염소가 함유되지 않은 경우에는 400℃에서 4시간 동안 공기 분위기 하에서 소성 공정만 적용하여 제조하고, 이후 600℃에서 1시간 동안 30 부피%의 수소/질소 가스로 열처리하여 촉매를 완성한다.

실시제조예 1

본 발명에 따른 백금 촉매의 제조 방법으로서, 먼저, 바인더 용액과, 이소프로필알코올 및 증류수를 일정한 비율로 혼합한 후 나노 티타니아 졸을 적하(滴下)시키며 교반한다. 다음, 제조된 티타니아 용액을 이용하여 수회에 걸쳐 지지체에 티타니아를 코팅하고, 일정량의 티타니아가 코팅된 후에는 수분 제거를 위하여 80~120℃의 온도에서 하루 이상 건조한다. 이후, 400℃에서 4시간 동안 공기 분위기 하에서 소성하여 티타니아가 코팅된 지지체를 완성한다. 이렇게 완성된 지지체에 백금을 담지하게 되는데, 먼저, 증류수 기준으로 백금을 5 중량% 정량하여 60℃ 이상으로 가열된 증류수에 용해시킨다. 충분히 용해된 백금 수용액에 앞서 제조된 지지체를 담근 후 1시간 동안 254nm 파장의 자외선을 조사하여 백금을 담지한 다음 건조하여 중량을 측정하고, 코팅된 티타니아 중량에 대해 0.5~5.0 중량%의 백금이 담지될 때까지 위의 과정을 반복 수행한다. 이후, 백금의 전구체가 염화백금(PtCl₄)일 경우에는 300℃에서 3시간 동안 30 부피%의 수소/질소 가스를 이용하여 염소를 배제시키고, 400℃에서 2시간 동안 공기 분위기 하에서 소성하여 촉매를 제조한다. 한편, 염소가 함유되지 않은 백금 전구체를 사용한 경우에는 400℃에서 2시간 동안 공기 분위기 하에서 소성 공정만 적용하여 촉매를 제조한다.

실시제조예 2

실시제조예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조한 후 추가적으로 600℃에서 1시간 동안 30 부피%의 수소/질소 가스로 열처리하여 촉매를 완성한다.

[표 1]에는 이상에서 설명한 제조예, 실시제조예 1, 실시제조예 2를 간단히 요약하여 나타내었다.

구 분	제조 방법
제조예	(백금 0.5중량%+티타니아)슬러리→지지체 코팅→건조→(환원)→소성→환원
실시제조예 1	티타니아→지지체 코팅→건조→소성→백금 0.5~5.0 wt% 담지(자외선 조사)→(환원)→소성
실시제조예 2	티타니아→지지체 코팅→건조→소성→백금 0.5~5.0 wt% 담지(자외선 조사)→(환원)→소성→환원

비교제조예 1

실시제조예 1에 의한 0.5 중량% 백금 촉매의 지지체 재질에 대한 영향을 분석하고자 종이, 니켈합금, 세라믹 재질의 지지체에 촉매를 코팅하여 제조하였다.

비교제조예 2

실시제조예 2에 의한 0.5 중량% 백금 촉매의 지지체 재질에 대한 영향을 분석하고자 종이, 니켈합금, 세라믹 재질의 지지체에 촉매를 코팅하여 제조하였다.

실시예 1

백금을 담지할 때 자외선을 조사하는 공정이 포름알데히드의 제거 활성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 세라믹 재질의 지지체를 사용하여 제조예, 실시제조예 1 및 실시제조예 2에 따라 촉매를 제조한 후 공간속도를 달리하여 포름알데히드 제거 실험을 수행하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다. 여기서, 공간속도는 촉매가 처리할 수 있는 오염 가스의 양을 나타내는 지표로서 전체 가스 유량(부피)에 대한 촉매량(부피)의 비율로 나타낸다. 예컨대, 공간속도가 크면 촉매의 단위 부피당 처리할 수 있는 가스의 양이 많음을 의미한다.

실험에서 반응기는 고정층 반응기를 사용하였고, 냉각수 순환기를 이용하여 25℃로 유지하였다. 한편, 공급된 포름알데히드는 파라포름알데히드((CH₂O)n; Aldrich Chemical Co.의 상품명)를 온도 조절이 가능한 이중자켓 안에 넣고 증기화되는 포름알데히드를 운반 가스를 이용하여 5ppm/공기로 농도를 유지하였으며, 상대습도는 실내 조건인 55%(30℃ 기준)로 유지하였다. 포름알데히드가 산화되면 전술한 [반응식 1]에 의해 CO₂가 생성되므로 생성되는 CO₂의 양을 비분산 적외선 가스분석기(ZKJ-2, Fuji Electric Co.)로 측정하여 포름알데히드 제거율을 나타내었다.

도 1로부터 제조예에 따른 촉매(티타니아 기준 0.5 중량%의 백금 담지)는 공간속도 10,000hr^-1 이후로 활성이 감소하는 반면, 실시제조예 1에 따른 촉매(티타니아 기준 0.5 중량%의 백금 담지)는 공간속도 15,000hr^-1까지도 100%의 포름알데히드 제거율을 나타냄을 알 수 있다. 한편, 실시제조예 2에 따른 촉매(티타니아 기준 0.5 중량%의 백금 담지)의 경우에는 공간속도 30,000hr^-1에서도 포름알데히드를 완전히 제거하여 더욱 우수한 산화 특성을 가짐을 알 수 있다.

따라서 본 발명에 따라 제조된 백금 촉매는 종래기술에 따라 제조된 백금 촉매에 비해 매우 우수한 산화력을 가지고, 적은 양의 촉매로도 상온에서 우수한 포름알데히드 제거 특성을 나타낸다고 할 수 있다.

한편, 도 2에는 지지체로 유리를 사용하여 제조예 및 실시제조예 1에 따라 제조된 백금 촉매의 유리 표면 및 횡단면을 SEM(Scanning Electron Microscope)으로 분석한 사진을 나타내었다. 도 2에 나타난 바와 같이 실시제조예 1에 의해 제조된 백금 촉매는 제조예에 의해 제조된 백금 촉매에 비해 입자 사이즈가 작고, 표면이 일정한 두께로 고르게 코팅되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 3에는 도 2에서와 동일한 촉매를 이용하여 표면에 백금이 분산된 정도를 EDS-mapping을 통해 확인한 결과를 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이 실시제조예 1에 의해 제조된 촉매의 표면에는 제조예에 의한 촉매보다 활성물질인 백금이 매우 고르게 분포되어 담지되었음을 알 수 있다.

실시예 2

본 발명에 따른 백금 촉매에 있어 지지체가 반응 활성에 미치는 영향을 확인하기 위하여 비교제조예 1 및 비교제조예 2에 따라 제조된 백금 촉매를 이용하여 상온에서의 포름알데히드 제거 실험을 수행하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 실험에서 반응기의 온도는 순환기를 이용하여 25℃로 유지하였으며, 공급된 포름알데히드의 농도는 5ppm/공기, 상대습도는 55%(30℃ 기준)로 유지하였다.

도 4에 나타난 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 백금 촉매는 지지체의 재질 및 형태와 무관하게 모두 상온에서 우수한 포름알데히드 제거 특성을 나타내는 것으로 확인되었다.

실시예 3

제조예 및 실시제조예 2에 의해 제조된 백금 촉매(티타니아 기준 0.5 중량%의 백금 담지)를 대상으로 포름알데히드와 일산화탄소를 포함한 공기를 주입함으로써 두 물질의 동시 제거 특성 실험을 수행하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 실험은 세라믹 허니컴 촉매를 이용하였고, 반응기의 온도는 순환기를 이용하여 25℃로, 상대습도는 55%(30℃ 기준)로 유지하였으며, 공급된 공기에는 5ppm의 포름알데히드와 20ppm의 일산화탄소를 주입하였다.

도 5로부터 제조예에 의해 제조된 백금 촉매보다 실시제조예 2에 의해 제조된 백금 촉매가 매우 우수한 제거 효율을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 제조예에 따른 백금 촉매는 포름알데히드와 일산화탄소가 공존할 경우 일산화탄소 제거율이 매우 낮지만, 실시제조예 2에 따른 백금 촉매는 두 가스가 공존하여도 우수한 산화력을 나타냄을 확인할 수 있다.

실시예 4

제조예 및 실시제조예 2에 의해 제조된 촉매(티타니아 기준 2.5 중량%의 백금 담지)를 대상으로 수소를 포함한 공기를 주입하여 수소 제거 특성 실험을 수행하였으며, 그 결과를 하기의 [표 2]에 나타내었다. 실험은 세라믹 허니컴 촉매를 이용하였고, 반응기의 온도는 실내 온도를 일정하게 유지하여 25℃로 유지하였으며, 공급된 공기에는 0.1~1.5 부피%의 수소, 21 부피%의 산소를 상대습도 55%(30℃ 기준)와 질소 분위기에서 500ml/min의 속도로 주입하였다.

S. V.(hr^-1)	120,000	90,000	60,000	30,000
1.5vol%H₂	100% conv.	100% conv.	100% conv.	100% conv.
0.5vol%H₂	100% conv.	100% conv.	100% conv.	100% conv.
0.1vol%H₂	71% conv.	100% conv.	100% conv.	100% conv.

[표 2]는 실시제조예에 2에 의한 실험 결과로서 매우 높은 수소 제거 활성을 나타냄을 알 수 있다. 그러나 제조예에 의한 백금 촉매의 경우에는 수소에 대해 아무런 활성을 보이지 않아 [표 2]에 나타내지 않았다.

실시예 5

실시제조예 2에 의해 제조된 백금 촉매(티타니아 기준 1.0 중량%의 백금 담지)를 대상으로 메탄올을 포함한 공기를 주입하여 메탄올 제거 특성 실험을 수행하였으며, 그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었다. 실험은 세라믹 허니컴 촉매를 이용하였고, 반응기의 온도는 실내 온도를 일정하게 유지하여 25℃로 유지하였으며, 공급된 공기에는 100ppm의 MeOH, 21 부피%의 산소를 상대습도 55%(30℃ 기준)와 질소 분위기에서 500ml/min의 속도로 주입하였다.

S. V.(hr^-1)	120,000	90,000	60,000	30,000
Conv. rate(%)	5%	7.2%	16%	47%

[표 3]으로부터 실시제조예 2에 의해 제조된 백금 촉매는 메탄올에 대한 산화 능력도 가지는 것을 확인할 수 있다.

Claims

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지지체에 졸 형태의 티타니아를 코팅하고, 자외선을 조사하면서 백금을 담지한 후 건조 및 소성하여 백금 촉매를 제조하는 방법에 있어서,
상기 소성 공정 후 상기 백금 촉매를 수소 및 질소 가스 분위기에서 환원하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 백금의 담지에 사용되는 백금 전구체는 염화백금(PtCl₄), 테트라-아민 백금 나이트레이트(Pt(NH₃)₄(NO₃)₂) 또는 하이드록실 백금((NH₂-CH₂CH₂-OH)ㆍ2Pt(OH)₆) 중에서 선택되는 어느 하나로서 상기 티타니아를 기준으로 0.1~5.0 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 자외선의 파장은 10~400nm인 것을 특징으로 하는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 자외선은 0.5~12시간 동안 조사되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드, 일산화탄소, 메탄올 및 수소 산화 제거용 백금 촉매의 제조 방법.
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