KR101331391B1 - Palladium/titania catalyst for formaldehyde, carbon monoxide and hydrogen oxidation in the air at room temperature and manufacturing method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 팔라듐/티타니아 촉매 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 팔라듐 전구체가 티타니아 담체에 담지된 팔라듐/티타니아 촉매로서, 상온에서 공기 중에 포함된 포름알데히드 및 일산화탄소 제거능을 갖는 팔라듐/티타니아 촉매 및 그 제조 방법을 제공하여, 별도의 에너지원 없이 상온에서 실내 공기 중의 포름알데히드 및 일산화탄소 등의 휘발성 유기화합물이나 독성 가스는 물론 수소를 산화 제거할 수 있으며, 종래 유해 물질 제거용 촉매들에 비하여 매우 경제적인 촉매로 시장 경쟁력이 우수한 팔라듐/티타니아 촉매를 제공하도록 한다.The present invention relates to a palladium / titania catalyst and a method for producing the same, which is a palladium / titania catalyst in which a palladium precursor is supported on a titania carrier, having palladium / titania catalyst having the ability to remove formaldehyde and carbon monoxide contained in air at room temperature and a method for producing the same. By oxidizing, volatile organic compounds and toxic gases such as formaldehyde and carbon monoxide in indoor air can be oxidized and removed at room temperature without a separate energy source, and are very economical catalysts compared to the conventional catalysts for removing harmful substances. To provide a market-competitive palladium / titania catalyst.

Description

상온에서 공기 중에 포함된 포름알데히드, 일산화탄소 및 수소 제거능을 갖는 팔라듐/티타니아 촉매 및 그 제조 방법{PALLADIUM/TITANIA CATALYST FOR FORMALDEHYDE, CARBON MONOXIDE AND HYDROGEN OXIDATION IN THE AIR AT ROOM TEMPERATURE AND MANUFACTURING METHOD USING THE SAME}Palladium / Titania catalyst having the ability to remove formaldehyde, carbon monoxide and hydrogen contained in the air at room temperature, and a method for preparing the same.

본 발명은 팔라듐/티타니아 촉매 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 중의 각종 유해 오염 물질을 제거할 수 있는 팔라듐/티타니아 촉매 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a palladium / titania catalyst and a method for producing the same, and more particularly, to a palladium / titania catalyst capable of removing various harmful contaminants in air and a method for producing the same.

최근 실내 오염에 대한 인식이 날로 더해져 가고 있는 가운데, 실내 요염 물질의 많은 양을 차지하는 알데히드류 중 가장 많은 양을 차지하는 포름알데히드(HCHO)는 인체에 매우 유해한 인자로 부각되고 있다.Recently, as awareness of indoor pollution is increasing day by day, formaldehyde (HCHO), which accounts for the largest amount of aldehydes, which occupies a large amount of indoor pollutants, is emerging as a very harmful factor for the human body.

포름알데히드는 빌딩증후군, 새집증후군, 화학물질과민증 등의 주 원인 물질로 알려져 있으며, 인체에 노출 시 눈의 자극, 최루성, 상부기도의 자극, 천식발작, 경련, 구토, 설사 등을 유발하며, 임신부, 어린이, 노인 등 취약 계층에게는 더욱 민감한 영향을 주는 것으로 잘 알려져 있다.Formaldehyde is known as a major causative agent such as building syndrome, sick house syndrome, and chemical hypersensitivity, and when exposed to the human body, it causes eye irritation, tearing, upper airway irritation, asthma attacks, convulsions, vomiting and diarrhea. It is well known to have a more sensitive effect on vulnerable groups such as children, children and the elderly.

포름알데히드의 발생원으로는 단열재, 섬유, 장롱, 싱크대, 바닥재, 난방연료 연소과정, 흡연, 생활용품, 의약품, 접착제 등에서 다량 발생하며, 이는 대부분이 실내에서 사용되는 물질들로서 현대인들은 하루 80% 이상을 실내에서 생활한다는 것을 고려할 때 그 위험도와 영향은 심각하다고 볼 수 있다.Sources of formaldehyde are generated from insulation, textiles, cabinets, sinks, flooring, heating fuel combustion processes, smoking, household goods, medicines, adhesives, etc., which are mostly used indoors. Considering living indoors, the risks and impacts are serious.

이와 같은 포름알데히드는 물론 이를 포함한 휘발성 유기 화합물(VOC) 등은 실내에서의 그 위험성이 널리 알려져 있다.Such formaldehyde, as well as volatile organic compounds (VOCs) including the same, are widely known for their danger indoors.

또한, 최근 목욕탕 내의 사우나 또는 찜질방에서 가스중독에 의한 사고가 빈번히 발생하고 있으며, 이때 문제가 되는 가스는 주로 일산화탄소 중독에 의한 사고로 널리 알려져 있다. 일산화탄소는 낮은 농도에서는 구토, 어지럼증 등의 문제를 발생시키지만, 높은 농도에서 일정 시간 이상 노출될 경우에는 사망으로까지 이어지고 있어 사회적으로 큰 문제가 되고 있는 실정이다.In recent years, accidents caused by gas poisoning frequently occur in saunas or jjimjilbangs in baths, and the gas in question is widely known as an accident due to carbon monoxide poisoning. Carbon monoxide causes problems such as vomiting and dizziness at low concentrations, but exposure to high concentrations for more than a certain time leads to death, which is a social problem.

이러한 실내에 존재하는 오염 물질을 처리하기 위해 다양한 기술들이 알려져 있는데, 그 중 촉매적 산화 방법은 오염 물질을 직접 인체에 무해한 물질로 전달할 수 있다는 점에서 가장 좋은 방법으로 알려져 있다. 그러나, 촉매적 오염 물질 제거 방법으로 알려진 기존의 방법들은 추가적인 열 에너지 또는 빛 에너지를 필요로 하게 되어 그 사용에 많은 제약이 따르고 있다.  Various techniques are known for treating contaminants present in the room, and the catalytic oxidation method is known as the best method in that the contaminant can be directly transferred to a harmless substance to the human body. However, existing methods known as catalytic contaminant removal methods require additional heat energy or light energy, which places many restrictions on their use.

한편, 최근 후쿠시마 원전 사고로 인해 원자로 내의 수소 농도 제어에 관한 기술적 문제의 중요성 및 심각성이 부각되고 있다. 원자력발전소에서는 노심용융을 수반하는 중대사고 시에 핵연료피복재 지르칼로이의 산화반응에 의하여 대량의 수소가 발생된다. 이때 발생되는 수소는 일정 농도가 되면 자연 발화 및 폭발의 위험성을 가지게 된다. 이번 후쿠시마 원전 사고의 경우에는 발생되는 수소를 처리할 수 있는 장비의 에너지 공급이 차단되어, 원자로 내의 수소의 농도가 증가하면서 발생한 폭발로 인하여 방사성물질이 외부로 유출되는 사고로 이어진 것이다. 이에 별도의 에너지원 없이도 수소를 처리할 수 있는 방법이 절실히 필요하다.Meanwhile, due to the recent Fukushima nuclear accident, the importance and seriousness of technical problems related to hydrogen concentration control in nuclear reactors are highlighted. In a nuclear power plant, a large amount of hydrogen is generated by the oxidation reaction of nuclear fuel clad Zircaloy in a serious accident involving core melting. Hydrogen generated at this time has a risk of spontaneous ignition and explosion when it reaches a certain concentration. In the case of the Fukushima nuclear accident, the energy supply of equipment capable of handling the generated hydrogen was cut off, resulting in the release of radioactive materials to the outside due to an explosion caused by the increase in the concentration of hydrogen in the reactor. Therefore, there is an urgent need for a method that can treat hydrogen without a separate energy source.

대한민국 공개특허 제2007-93183호는 포름알데히드를 효율적으로 흡수할 수 있는 석고보드를 개시하고 있고, 대한민국 공개특허 제2001-91269호는 활성백토와 석분, 활성탄을 이용하여 포름알데히드를 흡착할 수 있는 흡착제를 개시하고 있다. 그러나, 이러한 종래기술들은 원인 물질의 근본적 해결보다는 단순 흡착이나 흡수를 이용함으로 인해 주기적인 흡착 흡수제의 교환이 필요한 문제가 있다.Republic of Korea Patent Publication No. 2007-93183 discloses a gypsum board that can efficiently absorb formaldehyde, Republic of Korea Patent Publication No. 2001-91269 is able to adsorb formaldehyde using activated clay, stone powder, activated carbon Adsorbents are disclosed. However, these prior arts have a problem of requiring periodic exchange of adsorbent absorbers due to the use of simple adsorption or absorption rather than the fundamental solution of the causative agent.

또한, 대한민국 공개특허 제2006-92168호는 가시광선 감응 광촉매를 이용하여 포름알데히드 및 VOCs를 제거하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 광촉매를 이용하는 방법은 포름알데히드 제거 반응 시 별도의 광원이 필요하며, 우수한 효율을 얻기 위해 촉매와의 접촉 시간을 늘려야 하며, 이로 인해 반응기의 체적 및 처리할 수 있는 용량이 작은 문제가 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open No. 2006-92168 discloses a technique for removing formaldehyde and VOCs using a visible light sensitive photocatalyst. However, the method using a photocatalyst requires a separate light source in the formaldehyde removal reaction, and in order to obtain excellent efficiency, the contact time with the catalyst has to be increased, which causes a problem that the volume of the reactor and the capacity to process the reactor are small.

현재까지 연구된 대부분의 포름알데히드 제거 촉매 및 제거 기술은 연속 흐름 반응기에서의 실험이 아닌 회분식 반응 실험이 대부분을 이루고 있으며, 이러한 방법에서는 산화와 흡착이 공존하게 되므로, 엄밀한 의미에서의 산화반응 효율을 언급하기 어렵다.Most of the formaldehyde removal catalysts and removal technologies studied to date are mostly composed of batch reaction experiments, not experiments in a continuous flow reactor. In this method, oxidation and adsorption coexist, and therefore, oxidation reaction efficiency is strictly determined. Hard to mention

또한, 대한민국 공개특허 제2010-37499호는 백금/티타니아 촉매를 이용하여 상온에서 포름알데히드를 산화시키는 촉매의 제조 기술을 개시하고 있으나, 백금의 경우 귀금속 중에서도 고가의 귀금속에 속하여 시장 경쟁력이 떨어지며, 일산화탄소, 수소의 제거 기술에 관하여는 개시하지 않고 있다.In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 2010-37499 discloses a technique for producing a catalyst for oxidizing formaldehyde at room temperature using a platinum / titania catalyst, platinum is one of the precious precious metals among the precious metals, the market competitiveness is low, carbon monoxide The technique for removing hydrogen is not disclosed.

한편, Tang X. 외 4인(Tang X.; Chen J.; Huang X.; Xu Y.; Shen W., Appl. Catal. B-Environ., 2008, 81 115-121)과 Zhang C. 외 2인(Zhang C.; He H.; Tanaka K., Appl. Catal. B-Environ., 2006, 65, 37-43)은 백금을 주 활성금속으로 하여 대상 물질을 처리할 수 있다고 하나, 팔라듐은 상온에서 활성을 거의 띄지 않는다고 보고하고 있다.Meanwhile, Tang X. et al. (4) (Tang X .; Chen J .; Huang X .; Xu Y .; Shen W., Appl. Catal. B-Environ., 2008, 81 115-121) and Zhang C. et al. Two (Zhang C .; He H .; Tanaka K., Appl. Catal. B-Environ., 2006, 65, 37-43) said that palladium can be treated with platinum as the main active metal. Reported little activity at room temperature.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 실내 공기 중에 포함된 포름알데히드 및 일산화탄소는 물론 수소를 제거하는 데에 있어 별도의 에너지원이 없이도 반응물이 함유되어 있는 공기가 촉매층을 통과함으로써 완전 산화되어 인체에 무해한 물(H2O) 및 이산화탄소(CO2)로 방출시킬 수 있으며, 경제적으로 제조될 수 있는 촉매 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the air containing the reactants is completely passed through the catalyst layer without any energy source in removing hydrogen as well as formaldehyde and carbon monoxide contained in the indoor air. The present invention provides a catalyst which can be oxidized and released into water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ), which are harmless to the human body, and can be economically produced.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

(1) 팔라듐 전구체가 티타니아 담체에 담지된 팔라듐/티타니아 촉매로서, 상온에서 공기 중에 포함된 포름알데히드 및 일산화탄소 제거능을 갖는 팔라듐/티타니아 촉매를 제공한다.(1) A palladium / titania catalyst in which a palladium precursor is supported on a titania carrier, which provides a palladium / titania catalyst having the ability to remove formaldehyde and carbon monoxide contained in air at room temperature.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 팔라듐/티타니아 촉매는, 상온에서 공기 중에 포함된 수소 제거능을 더 갖는 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제공한다.(2) The palladium / titania catalyst according to (1), wherein the palladium / titania catalyst further has a hydrogen removal ability contained in the air at room temperature.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 팔라듐 전구체는, 염화팔라듐(PdCl2) 또는 팔라듐 나이트레이트 디하이드레이트(N2O6Pd·2H2O)인 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제공한다.(3) The palladium / titania according to (1) or (2), wherein the palladium precursor is palladium chloride (PdCl 2 ) or palladium nitrate dihydrate (N 2 O 6 Pd.2H 2 O). To provide a catalyst.

(4) 상기 (3)에 있어서, 상기 팔라듐 전구체는, 함량이 상기 담체 100중량부에 대하여 0.25~5중량부인 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제공한다.(4) The palladium precursor according to (3), wherein the content of palladium / titania catalyst is 0.25 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the carrier.

상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은,The present invention for solving the another problem,

(5) 팔라듐 전구체와 티타니아 지지체를 이용하여 순차적으로 담지, 건조 및 소성 공정을 거쳐 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하되, 상기 소성 공정 이후 환원성 가스 분위기 하에서 환원 공정을 더 포함하여 제1항 또는 제2항에 따른 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법을 제공한다.(5) preparing a palladium / titania catalyst by sequentially supporting, drying, and calcining by using a palladium precursor and a titania support, and further comprising a reducing step under a reducing gas atmosphere after the calcining step; It provides a method for producing a palladium / titania catalyst according to the.

(6) 상기 (5)에 있어서, 상기 환원 공정은, 수소 분위기의 노내에서 500~700℃의 온도로 0.5~5시간 유지하여 수행되는 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법을 제공한다.(6) The method for producing a palladium / titania catalyst according to (5), wherein the reduction step is performed by maintaining the temperature at 500 to 700 ° C. for 0.5 to 5 hours in a furnace in a hydrogen atmosphere. .

(7) 상기 (5)에 있어서, 상기 팔라듐 전구체는, 염화팔라듐(PdCl2) 또는 팔라듐 나이트레이트 디하이드레이트(N2O6Pd·2H2O)인 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법을 제공한다.(7) The method for producing a palladium / titania catalyst according to (5), wherein the palladium precursor is palladium chloride (PdCl 2) or palladium nitrate dihydrate (N 2 O 6 Pd · 2H 2 O). To provide.

(8) 상기 (7)에 있어서, 상기 팔라듐 전구체는, 함량이 상기 담체 100중량부에 대하여 0.25~5중량부인 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법을 제공한다.(8) The method for producing a palladium / titania catalyst according to the above (7), wherein the palladium precursor is 0.25 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the carrier.

(9) 상기 (5)에 있어서, 상기 팔라듐/티타니아 촉매는, 입자형 또는 단일체로 압출 가공된 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법을 제공한다.(9) The method for producing a palladium / titania catalyst according to the above (5), wherein the palladium / titania catalyst is extruded into a particle or a single body.

(10) 상기 (5)에 있어서, 상기 팔라듐/티타니아 촉매는, 금속판, 금속 섬유, 세라믹 필터, 금속 필터 및 허니컴으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 구조체 상에 코팅된 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법을 제공한다.(10) The palladium / titania according to the above (5), wherein the palladium / titania catalyst is coated on any one structure selected from the group consisting of a metal plate, a metal fiber, a ceramic filter, a metal filter and a honeycomb. Provided are methods for preparing a catalyst.

본 발명의 팔라듐/티타니아 촉매 및 그 제조 방법에 따르면, 별도의 에너지원 없이 상온에서 실내 공기 중의 포름알데히드 및 일산화탄소 등의 휘발성 유기화합물이나 독성 가스는 물론 수소를 산화 제거할 수 있으며, 종래 유해 물질 제거용 촉매들에 비하여 매우 경제적인 촉매로 시장 경쟁력이 우수한 팔라듐/티타니아 촉매를 제공하는 효과가 있다.According to the palladium / titania catalyst of the present invention and a method for preparing the same, volatile organic compounds such as formaldehyde and carbon monoxide and toxic gases in room air can be oxidized and removed at room temperature without a separate energy source. Compared to solvent catalysts, the catalyst is very economical and has an effect of providing a palladium / titania catalyst having excellent market competitiveness.

도 1은 실시예 1 내지 3에 따른 촉매의 공간 속도에 따른 포름알데히드 제거율을 나타낸 그래프,
도 2는 실시예 1 내지 3에 따른 촉매에 대한 XPS 분석 결과를 나타낸 그래프.
1 is a graph showing the formaldehyde removal rate according to the space velocity of the catalyst according to Examples 1 to 3,
Figure 2 is a graph showing the results of XPS analysis for the catalyst according to Examples 1 to 3.

이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Accordingly, it is to be understood that the constituent features of the embodiments described herein are merely the most preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the inventive concepts of the present invention, so that various equivalents, And the like.

본 발명은 팔라듐 전구체가 티타니아 담체에 담지된 팔라듐/티타니아 촉매로서, 상온에서 공기 중에 포함된 포름알데히드 및 일산화탄소 제거능을 갖고 나아가 수소 제거능을 더 갖는 팔라듐/티타니아 촉매를 제공한다. 이하, 본 발명에 따른 팔라듐/티타니아 촉매의 제조 과정을 통하여 상세히 설명한다.The present invention provides a palladium / titania catalyst having a palladium precursor supported on a titania carrier, having a formaldehyde and carbon monoxide removal ability contained in air at room temperature, and further having a hydrogen removal ability. It will be described below in detail through the manufacturing process of the palladium / titania catalyst according to the present invention.

본 발명에 따른 팔라듐/티타니아 촉매는 일반적인 습식함침(wet-impregnation)법을 이용하며, 티타니아 지지체에 팔라듐 전구체를 담지한 후 건조, 소성 및 환원의 일련 과정을 거쳐 제조된다.The palladium / titania catalyst according to the present invention uses a general wet-impregnation method, and is prepared by carrying out a series of drying, calcining and reducing processes after supporting a palladium precursor on a titania support.

즉, 본 발명자들은 상기 팔라듐이 상기 환원 공정을 통하여 환원됨으로써 상기 팔라듐/티타니아 촉매의 물성을 인위적으로 변화시켜 상온에서 공기 중의 포름알데히드, 일산화탄소 및 수소의 제거에 특이적인 활성금속으로 작용함을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.That is, the present inventors found that the palladium is reduced through the reduction process to artificially change the physical properties of the palladium / titania catalyst to act as an active metal specific for the removal of formaldehyde, carbon monoxide and hydrogen in air at room temperature. The present invention has been reached.

먼저, 활성금속인 팔라듐을 담지하기 위하여 팔라듐 전구체를 수용액 상으로 티타니아 지지체 100중량부 기준으로 0.25~5중량부를 용해시킨다. 상기 팔라듐 전구체 함량이 0.25중량부 미만일 경우는 촉매 활성이 낮아질 수 있고, 그 함량이 증가할수록 촉매 활성 효율이 향상되나 5중량부를 초과할 경우는 함량 대비 활성 증가 효과 면에서 바람직하지 않다.First, in order to support palladium, which is an active metal, 0.25 to 5 parts by weight of the palladium precursor is dissolved in an aqueous solution based on 100 parts by weight of the titania support. When the content of the palladium precursor is less than 0.25 parts by weight, the catalytic activity may be lowered. As the content is increased, the catalytic activity efficiency is improved, but when it exceeds 5 parts by weight, it is not preferable in view of the effect of increasing the activity compared to the content.

또한, 상기 팔라듐 전구체는 그 종류에 특별히 제한되는 것은 아니나, 경제적이고 담지 효율이 우수한 염화팔라듐(PdCl2) 또는 팔라듐 나이트레이트 디하이드레이트(N2O6Pd·2H2O)를 사용하는 것이 바람직하다In addition, the palladium precursor is not particularly limited to its kind, but it is preferable to use palladium chloride (PdCl 2 ) or palladium nitrate dihydrate (N 2 O 6 Pd.2H 2 O) which is economical and has excellent supporting efficiency.

다음으로, 상기와 같이 팔라듐 전구체가 용해된 수용액에 정량된 티타니아 지지체를 투입하고 충분히 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조한다. 상기 티타니아 지지체는 최종 제조되는 촉매 중 팔라듐이 높은 분산도 및 비표면적을 갖도록 하기 위해 100㎡/g 이상의 비표면적을 갖는 것이 바람직하다.Next, the titania support quantified into the aqueous solution in which the palladium precursor is dissolved as described above is mixed and sufficiently mixed to prepare a slurry. The titania support preferably has a specific surface area of at least 100 m 2 / g in order to ensure that palladium has a high degree of dispersion and specific surface area in the final catalyst.

계속하여, 소정의 공정을 통하여 상기 슬러리의 수분을 제거함으로써 팔라듐 전구체를 티타니아 지지체에 담지하게 된다. 이때, 미세 기공에 포함된 수분을 완전히 제거하기 위하여 건조 설비에서 24시간 이상 충분히 건조시키는 것이 바람직하다.Subsequently, the palladium precursor is supported on the titania support by removing water in the slurry through a predetermined process. At this time, in order to completely remove the water contained in the fine pores, it is preferable to dry sufficiently for more than 24 hours in a drying facility.

이후 건조된 시료를 소성시킨다. 이때, 사용된 팔라듐 전구체의 종류에 따라 제조 공정이 다소 상이하다. 구체적으로, 염화팔라듐(PdCl2)을 사용한 경우에는 비활성 요소인 염소를 배제하기 위하여 소성 전에 환원 공정이 추가되고, 염소가 함유되지 않은 팔라듐 전구체를 사용한 경우에는 환원 공정이 불필요하다.The dried sample is then calcined. At this time, the manufacturing process is somewhat different depending on the type of palladium precursor used. Specifically, when palladium chloride (PdCl 2 ) is used, a reduction process is added before firing to exclude chlorine which is an inert element, and when the palladium precursor containing no chlorine is used, the reduction step is unnecessary.

상기 소성 과정은 제조된 촉매의 열처리를 통하여 활성금속의 분산도 및 비표면적 제어와 촉매 자체의 불순물 제거 및 활성금속과 지지체의 결합력 증진을 위한 것으로, 본 발명에 따른 팔라듐/티타니아 촉매의 경우 활성금속으로 팔라듐을 사용하여 상대적으로 낮은 온도인 500℃ 이하의 온도에서의 소성으로도 포름알데히드, 일산화탄소 및 수소 제거에 효과적인 촉매를 제조할 수 있도록 한다.The firing process is to control the dispersibility and specific surface area of the active metal through the heat treatment of the prepared catalyst, to remove impurities from the catalyst itself, and to increase the bonding strength between the active metal and the support. In the case of the palladium / titania catalyst according to the present invention, the active metal Palladium can also be used to produce catalysts that are effective in removing formaldehyde, carbon monoxide and hydrogen, even when fired at temperatures below 500 ° C, a relatively low temperature.

상기 소성 공정 이후 상기 환원 공정은 수소 또는 암모니아 등 환원성 가스 분위기 하에서 수행되며, 수소 분위기의 경우 노내에서 500~700℃의 온도로 0.5~5시간 동안 유지하여 수행될 수 있다. 이때, 상기 환원성 가스 분위기는 5~40부피% 조성의 가스에 의해 형성될 수 있고, 상기 환원 공정이 이루어지는 노는 튜브(tube)형 노, 컨벡션(convection)형 노, 화격자형 노 등이 사용될 수 있다.After the calcining process, the reducing process is carried out under a reducing gas atmosphere such as hydrogen or ammonia, and in the case of hydrogen atmosphere, it may be carried out by maintaining at a temperature of 500 to 700 ° C. for 0.5 to 5 hours. At this time, the reducing gas atmosphere may be formed by a gas of 5 to 40% by volume composition, the furnace is a tube-type furnace, a convection (convection) furnace, grate furnace, etc. may be used. .

본 발명에 따른 팔라듐/티타니아 촉매 제조 방법은 이와 같은 환원 공정을 통해 지지체의 결정상의 성장 및 팔라듐의 분산도를 제어하며 또한, 팔라듐의 산화가를 조절함으로써 포름알데히드, 일산화탄소 및 수소 제거 활성에 영향을 미치도록 하게 된다.The palladium / titania catalyst production method according to the present invention controls the growth of the crystal phase of the support and the degree of dispersion of palladium through such a reduction process, and also controls the formaldehyde, carbon monoxide and hydrogen removal activity by controlling the oxidation value of palladium. Got mad.

상술한 바와 같이 제조된 팔라듐/티타니아 촉매는 하기와 같은 작용을 통해 상온에서 우수한 산화력을 나타낸다.The palladium / titania catalyst prepared as described above shows excellent oxidation at room temperature through the following action.

먼저, 포름알데히드 제거의 경우 환원된 팔라듐이 포름알데히드를 포르메이트 종으로 변화시키고, 수소를 잃으면서 일산화탄소로 변환된 후 공기 중의 산소 및 촉매의 산소에 의해 이산화탄소로 산화된다(하기 화학식 1 참조). 또한, 일산화탄소 및 수소의 경우에도, 공기 중의 산소 및 촉매의 산소에 의해 각각 이산화탄소 및 물로 산화된다(하기 화학식 2 및 3 참조).First, in the case of formaldehyde removal, reduced palladium converts formaldehyde to formate species, is converted to carbon monoxide while losing hydrogen, and then oxidized to carbon dioxide by oxygen in the air and oxygen of the catalyst (see Formula 1 below). In addition, even in the case of carbon monoxide and hydrogen, it is oxidized to carbon dioxide and water by oxygen in the air and oxygen of the catalyst, respectively (see Formulas 2 and 3 below).

[화학식 1][Formula 1]

HCHO + O2 CO2 + H2OHCHO + O 2 CO 2 + H 2 O

[화학식 2](2)

2CO + O2 → 2CO2 2CO + O 2 → 2CO 2

[화학식 3](3)

2H2 + O2 → 2H2O2H 2 + O 2 → 2H 2 O

이상의 본 발명에 따라 제조된 팔라듐/티타니아 촉매를 실제로 적용할 경우에는, 금속판, 금속 섬유, 세라믹 필터, 금속 필터, 허니컴 등과 같은 구조체 상에 코팅하여 사용할 수 있다.When the palladium / titania catalyst prepared according to the present invention is actually applied, it can be used by coating on structures such as metal plates, metal fibers, ceramic filters, metal filters, honeycombs, and the like.

또한, 촉매에 소량의 바인더를 첨가한 후 입자형 또는 모노리스(monolith)형으로 압출 가공하여 사용하는 것도 가능하다. 이때, 촉매는 1~20㎛의 입자 크기로 균일하게 분쇄하여 코팅 또는 압출하는 것이 바람직하다. 상기 입자 크기가 1㎛ 미만일 경우는 미분쇄 단계로 인하여 경제적이지 않을 수 있고, 20㎛를 초과할 경우는 코팅물 또는 압출물의 균일성 및 접착력이 저하될 수 있다.It is also possible to add a small amount of binder to the catalyst and to use it by extrusion processing into a granular or monolith type. At this time, the catalyst is preferably pulverized uniformly to a particle size of 1 ~ 20㎛ coating or extrusion. When the particle size is less than 1 μm, it may not be economical due to the fine grinding step, and when the particle size is larger than 20 μm, uniformity and adhesion of the coating or extrudates may be reduced.

한편, 본 발명에서 촉매의 형태는 제한되지 않으며, 분말 형태를 비롯하여 허니컴, 슬레이트, 플레이트, 펠렛 등의 다양한 형태가 가능하다.
On the other hand, the form of the catalyst in the present invention is not limited, and various forms such as honeycomb, slate, plate, pellets, etc. are possible.

비교예Comparative Example

염화팔라듐(PdCl2) 또는 팔라듐 나이트레이트 디하이드레이트(N2O6Pd?2H2O)를 티타니아 지지체 100중량부에 대하여 0.5중량부를 정량하여 상온의 증류수에 용해시켰다. 이때, 염화팔라듐(PdCl2)의 경우에는 증류수의 온도를 60℃로 승온 후에 용해시켰다. 계속하여 용해된 수용액에 정량된 티타니아 지지체를 투입하여 슬러리 형태로 제조한 후 상기 슬러리를 진공 증발기를 이용하여 70℃에서 교반하여 가열하였으며, 80~120℃의 온도에서 24시간 이상 건조시켜 미세 기공에 포함된 수분을 완전히 제거하였다.Palladium chloride (PdCl 2 ) or palladium nitrate dihydrate (N 2 O 6 Pd? 2H 2 O) was quantitated 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the titania support, and dissolved in distilled water at room temperature. At this time, in the case of palladium chloride (PdCl 2 ), the temperature of distilled water was dissolved after raising the temperature to 60 ℃. Subsequently, the titania support quantified in the dissolved aqueous solution was prepared to form a slurry, and the slurry was then stirred and heated at 70 ° C. using a vacuum evaporator, and dried at a temperature of 80 ° C. to 120 ° C. for at least 24 hours to provide fine pores. The moisture contained was completely removed.

이때, 팔라듐 전구체로 염화팔라듐(PdCl2)을 사용한 경우에는 300℃에서 3시간 동안 30% 수소/질소 분위기에서 촉매의 염소를 배제시키고, 400℃에서 4시간 동안 공기 분위기 하에서 소성하여 제조하고, 팔라듐 전구체로 염소가 함유되지 않은 팔라듐 나이트레이트 디하이드레이트(N2O6Pd·2H2O)를 사용한 경우에는 400℃에서 4시간 동안 공기 분위기 하에서 소성 공정만을 적용하여 제조한다.
In this case, when palladium chloride (PdCl 2 ) is used as a palladium precursor, chlorine of the catalyst is excluded in a 30% hydrogen / nitrogen atmosphere at 300 ° C. for 3 hours, and calcined at 400 ° C. for 4 hours in an air atmosphere, and palladium is prepared. When palladium nitrate dihydrate (N 2 O 6 Pd.2H 2 O) containing no chlorine is used as a precursor, it is prepared by applying only a calcination process under an air atmosphere at 400 ° C. for 4 hours.

실시예Example 1 One

비교예와 동일한 순서로 촉매를 제조하되, 상기 소성 공정 후에 500℃ 온도로 30% 수소/질소 분위기 하에서 1시간 동안 환원 처리를 하여 촉매를 제조하였다.
A catalyst was prepared in the same order as in Comparative Example, but after the calcining process, a catalyst was prepared by reducing for 1 hour under a 30% hydrogen / nitrogen atmosphere at a temperature of 500 ° C.

실시예Example 2 2

실시예 1에서 600℃ 온도로 처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that Example 1 was treated at a temperature of 600 ° C.

실시예Example 3 3

실시예 1에서 700℃ 온도로 처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that Example 1 was treated at a temperature of 700 ° C.

실시예Example 4 4

실시예 2에서 팔라듐 전구체를 티타니아 지지체 100중량부에 대하여 0.25중량부 함유하도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2, except that Example 2 contained 0.25 part by weight of the palladium precursor with respect to 100 parts by weight of the titania support.

실시예Example 5 5

실시예 2에서 팔라듐 전구체를 티타니아 지지체 100중량부에 대하여 1중량부 함유하도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2, except that Example 2 contained 1 part by weight of the palladium precursor with respect to 100 parts by weight of the titania support.

실시예Example 6 6

실시예 2에서 팔라듐 전구체를 티타니아 지지체 100중량부에 대하여 2.5중량부 함유하도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2, except that Example 2 contained 2.5 parts by weight of the palladium precursor based on 100 parts by weight of the titania support.

실시예Example 7 7

실시예 2에서 팔라듐 전구체를 티타니아 지지체 100중량부에 대하여 5중량부 함유하도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 촉매를 제조하였다.
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2, except that 5 parts by weight of the palladium precursor was contained in 100 parts by weight of the titania support.

이상과 같은 비교예 및 실시예를 간단하게 요약하여 정리하면 하기 표 1과 같다.The above comparative examples and examples are briefly summarized and shown in Table 1 below.

구분division 제조 방법Manufacturing method 환원처리 온도(℃)Reduction Treatment Temperature (℃) 팔라듐 함량(중량부)Palladium content (parts by weight) 비교예Comparative Example 담지 → 건조 →(환원) → 소성Support → Drying → (Reduction) → Firing -- 0.50.5 실시예 1Example 1

담지 → 건조 → (환원) → 소성 → 환원


Support → Drying → (Reduction) → Firing → Reduction
500500 0.50.5
실시예 2Example 2 600600 0.50.5 실시예 3Example 3 700700 0.50.5 실시예 4Example 4 600600 0.250.25 실시예 5Example 5 600600 1One 실시예 6Example 6 600600 2.52.5 실시예 7Example 7 600600 55

[[ 실험예Experimental Example 1] One]

실시예에 따른 촉매와의 포름알데히드 제거 성능을 비교하기 위해, 비교예에 따른 촉매를 이용하여 포름알데히드 제거율을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 포름알데히드 20ppm, 수분 8부피% 및 산소 21부피%를 포함하여 조성되는 혼합 가스를 촉매가 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 반응 온도는 25℃로 유지하여 공간 속도 30,000/시간에서 반응시키고 생성되는 이산화탄소의 양을 비분산 적외선 가스 분석기(ZKJ-2, Fuji Electric Co.)를 이용하여 측정하였다.In order to compare the formaldehyde removal performance with the catalyst according to the embodiment, the formaldehyde removal rate was measured using the catalyst according to the comparative example and the results are shown in Table 2 below. At this time, a mixed gas comprising 20 ppm of formaldehyde, 8% by volume of water, and 21% by volume of oxygen is injected into the reaction column equipped with a catalyst, and the reaction temperature is maintained at 25 ° C to react and generate at a space velocity of 30,000 / hour. The amount of carbon dioxide produced was measured using a non-dispersive infrared gas analyzer (ZKJ-2, Fuji Electric Co.).

구분division 비교예Comparative Example 포름알데히드 제거율(%)Formaldehyde Removal Rate (%) 00

표 2를 참조하면, 소성 공정으로 마무리 된 비교예에 따른 촉매는 전혀 포름알데히드를 산화시킬 수 없는 것을 알 수 있다.
Referring to Table 2, it can be seen that the catalyst according to the comparative example finished in the calcination process cannot oxidize formaldehyde at all.

[[ 실험예Experimental Example 2] 2]

소성 공정 후 환원 처리하여 제조된 촉매의 포름알데히드 제거 성능을 상기 비교예와 비교하기 위해 실시예 1 내지 3에 따른 촉매에 대하여 실험예 1과 동일한 조건으로 실험하였다. 이때, 공간 속도를 30,000~120,000/시간으로 변화시키며 실험하고 그 결과를 도 1 및 하기 표 3에 나타내었다.In order to compare the formaldehyde removal performance of the catalyst prepared by the reduction treatment after the calcination process with the comparative examples, the catalysts according to Examples 1 to 3 were tested under the same conditions as in Experimental Example 1. At this time, the experiment with varying the space speed to 30,000 ~ 120,000 / hour and the results are shown in Figure 1 and Table 3 below.

구분division 공간 속도Space speed 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3
포름알데히드 제거율(%)

Formaldehyde Removal Rate (%)
30,000/시간30,000 / hour 100100 100100 100100
60,000/시간60,000 / hour 7676 9898 8181 90,000/시간90,000 / hour 5656 8888 7474 120,000/시간120,000 / hour 4141 7777 6969

표 3을 참조하면, 공간 속도 30,000/시간에서는 실시예 1 내지 3에 따른 촉매 모두 100%의 포름알데히드 제거율을 나타내고 있으며, 600℃에서 환원 처리된 팔라듐/티타니아 촉매의 경우 60,000/시간 이상의 높은 공간 속도에서 500℃ 및 700℃에서 환원 처리된 촉매에 비해 우수한 포름알데히드 제거율을 나타내고 있음을 알 수 있다.
Referring to Table 3, at the space velocity 30,000 / hour, all of the catalysts according to Examples 1 to 3 exhibited a formaldehyde removal rate of 100%, and a high space velocity of 60,000 / hour or more for the palladium / titania catalyst reduced at 600 ° C. It can be seen that the formaldehyde removal rate is superior to that of the catalyst treated at 500 ° C and 700 ° C at.

[[ 실험예Experimental Example 3] 3]

소성 공정 후 환원 처리하여 제조된 촉매에서 팔라듐 함량에 따른 포름알데히드 제거 성능을 알아 보기 위해 실시예 2, 4 및 5에 따른 촉매에 대하여 실험예 1과 동일한 조건으로 실험하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 이때, 공간 속도는 90,000/시간 조건에서 실험하였다.In order to determine the formaldehyde removal performance according to the palladium content in the catalyst prepared by reduction after the calcination process, the catalysts according to Examples 2, 4 and 5 were tested under the same conditions as in Experimental Example 1 and the results are shown in Table 4 below. Indicated. At this time, the space velocity was tested at 90,000 / hour conditions.

구분division 실시예 4Example 4 실시예 2Example 2 실시예 5Example 5 팔라듐 함량(중량부)Palladium content (parts by weight) 0.250.25 0.50.5 1One 포름알데히드 제거율(%)Formaldehyde Removal Rate (%) 7676 8888 100100

표 4를 참조하면, 팔라듐 함량이 증가할수록 포름알데히드 제거율이 증가하는 것을 알 수 있다.
Referring to Table 4, it can be seen that the formaldehyde removal rate increases as the palladium content increases.

[[ 실험예Experimental Example 4] 4]

활성금속인 팔라듐의 물리화학적 변화에 따른 포름알데히드 제거율에 대한 영향을 알아보기 위해, 상기 실시예 1 내지 3에 따른 촉매에 대하여 활성금속의 분산도와 비표면적 분석을 위한 일산화탄소-화학흡착(CO-chemisorption) 분석과 활성금속의 산화가 분석을 위한 XPS(ESCALAB 201, VG Scientific Co.) 분석을 수행하고 그 결과를 하기 표 5 및 도 2에 나타내었다.In order to determine the effect on the formaldehyde removal rate according to the physicochemical change of the active metal palladium, carbon monoxide-chemical adsorption (CO-chemisorption) for the analysis of the dispersion and specific surface area of the active metal for the catalysts according to Examples 1 to 3 XPS (ESCALAB 201, VG Scientific Co.) analysis for the analysis and oxidation of the active metal was performed and the results are shown in Table 5 and FIG. 2.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 환원처리 온도(℃)Reduction Treatment Temperature (℃) 500500 600600 700700 팔라듐 분산도(%)Palladium Dispersion (%) 13.3213.32 20.7520.75 14.5814.58 팔라듐 비표면적(㎡/g)Palladium Specific Surface Area (㎡ / g) 59.3759.37 92.4792.47 64.9764.97

먼저 표 5를 참조하면, 환원 처리된 촉매 중에서도 600℃의 온도에서 환원 처리된 촉매에서의 팔라듐이 가장 높은 분산도 및 비표면적을 가지는 것을 확인할 수 있다.First, referring to Table 5, it can be seen that among the reduced catalysts, palladium in the reduced catalysts at the temperature of 600 ° C. has the highest dispersibility and specific surface area.

또한, 도 2를 참조하면, 환원 온도의 증가에 따라 +2가의 팔라듐이 0가의 팔라듐으로 변화되는 것을 확인할 수 있다.In addition, referring to Figure 2, it can be seen that the + divalent palladium is changed to the zero-valent palladium as the reduction temperature increases.

따라서, 본 발명에 따른 촉매는 수소 환원에 의해 팔라듐의 분산도 및 비표면적 증가와 산화가를 변화시킬 수 있으며, 이로 인해 상온에서의 포름알데히드 제거율을 증진시켰음을 보여준다.
Thus, the catalyst according to the present invention shows that it is possible to change the dispersion degree and specific surface area and the oxidation value of palladium by hydrogen reduction, thereby enhancing the formaldehyde removal rate at room temperature.

[[ 실험예Experimental Example 5] 5]

본 발명에 따른 팔라듐/티타니아 촉매의 일산화탄소 제거능을 알아보기 위해 상기 실시예 2, 4, 5 및 6에 따른 촉매의 이산화탄소 제거율을 측정하고 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다. 이때, 일산화탄소 100ppm, 수분 8부피% 및 산소 21부피%를 포함하여 조성되는 혼합 가스를 촉매가 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 반응 온도는 25℃로 유지하여 공간 속도 30,000/시간에서 반응시키고 생성되는 이산화탄소의 양을 비분산 적외선 가스 분석기(ZKJ-2, Fuji Electric Co.)를 이용하여 측정하였다.In order to determine the carbon monoxide removal capacity of the palladium / titania catalyst according to the present invention, the carbon dioxide removal rate of the catalyst according to Examples 2, 4, 5 and 6 was measured and the results are shown in Table 6 below. At this time, a mixed gas containing 100 ppm carbon monoxide, 8% by volume of water and 21% by volume of oxygen is injected into a reaction column equipped with a catalyst, and the reaction temperature is maintained at 25 ° C. to react at a space velocity of 30,000 / hour and is generated. The amount of carbon dioxide was measured using a non-dispersive infrared gas analyzer (ZKJ-2, Fuji Electric Co.).

구분division 실시예 4Example 4 실시예 2Example 2 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 팔라듐 함량(중량부)Palladium content (parts by weight) 0.250.25 0.50.5 1One 2.52.5 일산화탄소 제거율(%)Carbon monoxide removal rate (%) 1515 5454 7272 9999

표 6을 참조하면, 활성금속인 팔라듐의 함량이 증가할수록 일산화탄소 제거율이 높아지는 것을 확인할 수 있으며, 이로부터 본 발명에 따른 팔라듐/티타니아 촉매는 포름알데히드와 같은 휘발성 유기화합물은 물론 독성 가스인 일산화탄소 제거에도 탁월한 효능을 보이는 것을 알 수 있다.
Referring to Table 6, it can be seen that the carbon monoxide removal rate increases as the content of palladium, the active metal, increases. It can be seen that the excellent efficacy.

[[ 실험예Experimental Example 6] 6]

본 발명에 따른 팔라듐/티타니아 촉매의 수소 제거능을 알아보기 위해 상기 실시예 6 및 7에 따른 촉매의 수소 제거율을 측정하고 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다. 이때, 수소 1.5부피%, 수분 8부피% 및 산소 21부피%를 포함하여 조성되는 혼합 가스와 수소 0.1부피%, 수분 8부피% 및 산소 21부피%를 포함하여 조성되는 혼합 가스를 각각 촉매가 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 반응 온도는 25℃로 유지하여 공간 속도 120,000/시간에서 반응시키고 배출되는 가스의 조성을 가스크로마토그래피(TCP-HP 6890 PLUS GC, Aglient. Co.)로 측정하여 수소 제거율을 측정하였다.In order to determine the hydrogen removal ability of the palladium / titania catalyst according to the present invention, the hydrogen removal rate of the catalysts according to Examples 6 and 7 was measured and the results are shown in Table 7 below. At this time, the catalyst is subjected to a mixed gas including 1.5 vol% hydrogen, 8 vol% moisture and 21 vol% oxygen, and a mixed gas including 0.1 vol% hydrogen, 8 vol% moisture and 21 vol% oxygen. It is injected into the reaction tower, and the reaction temperature is maintained at 25 ° C. to react at a space velocity of 120,000 / hour, and the composition of the discharged gas is measured by gas chromatography (TCP-HP 6890 PLUS GC, Aglient. Measured.

구분division 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 팔라듐 함량(중량부)Palladium content (parts by weight) 2.52.5 55 수소 주입량(부피%)Hydrogen injection amount (vol%) 1.51.5 0.10.1 1.51.5 0.10.1 수소 제거율(%)Hydrogen removal rate (%) 100100 100100 100100 100100

표 7을 참조하면, 수소 주입량 1.5부피% 및 0.1부피% 모두에서 100%의 수소 제거율을 나타내고 있는 것으로부터, 본 발명에 따른 팔라듐/티타니아 촉매는 포름알데히드 및 일산화탄소의 제거는 물론 수소 제거에도 탁월한 효능을 보이는 것을 알 수 있다.Referring to Table 7, since the hydrogen removal rate of 1.5% by volume and 0.1% by volume of hydrogen is shown, the palladium / titania catalyst according to the present invention is excellent in removing formaldehyde and carbon monoxide as well as hydrogen removal. You can see that.

한편, 수소의 산화 시 발열량과 촉매 양의 변화에 따른 열전달률(heat transfer rate)의 차이로 인해 촉매의 온도만이 변화가 일어났으며, 이때, 촉매의 온도가 증가되다 안정화될 때까지의 변화를 살펴보되, 촉매의 최고온도와 온도가 25℃에서 증가되다 최고온도 부근에서 안정화될 때까지의 시간을 측정하여 하기 표 8에 나타내었다.On the other hand, only the temperature of the catalyst changed due to the difference in heat transfer rate due to the change in the calorific value and the amount of catalyst during the oxidation of hydrogen, at which time the temperature of the catalyst increased and stabilized While looking at, the maximum temperature and the temperature of the catalyst is shown in Table 8 by measuring the time until the stabilized in the vicinity of the maximum temperature is increased at 25 ℃.

구분division 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 팔라듐 함량(중량부)Palladium content (parts by weight) 2.52.5 55 수소 주입량(부피%)Hydrogen injection amount (vol%) 1.51.5 0.10.1 1.51.5 0.10.1 촉매 최고온도(℃)Catalyst maximum temperature (℃) 8787 3232 9090 3333 안정화 시간(초)Stabilization time (seconds) 180180 232232 318318 498498

표 8을 참조하면, 수소의 농도 및 촉매 내의 활성금속의 양에 따라서 촉매의 최고 온도가 달라지나, 수소를 점화시킬 수 있는 온도까지 상승하는 것은 아니며, 온도 상승으로 인해 자연대류가 발생할 수 있으며, 이와 같은 결과를 통해 본 발명에 따른 팔라듐/티타니아 촉매는 피동촉매형 수소 재결합기(passive autocatalytic hydrogen recombiner, PAR) 시스템에 적용 가능함을 알 수 있다.Referring to Table 8, the maximum temperature of the catalyst varies depending on the concentration of hydrogen and the amount of active metal in the catalyst, but does not rise to a temperature capable of igniting hydrogen, and natural convection may occur due to the temperature rise. These results indicate that the palladium / titania catalyst according to the present invention can be applied to a passive autocatalytic hydrogen recombiner (PAR) system.

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 팔라듐 전구체와 티타니아 지지체를 이용하여 순차적으로 담지, 건조 및 소성 공정을 거쳐 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하되, 상기 소성 공정 이후 환원성 가스 분위기 하에서 환원 공정을 더 포함하여 상온에서 공기 중에 포함된 포름알데히드, 일산화탄소 및 수소 제거능을 갖는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법이고,
상기 환원 공정은, 수소 분위기의 노내에서 500~700℃의 온도로 0.5~5시간 유지하여 수행되고,
상기 팔라듐 전구체는, 함량이 상기 지지체 100중량부에 대하여 2.5~5중량부로 포함되어, 상기 수소 제거능은 하기 방법에 따라 측정된 수소 제거율이 100%인 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법.
[수소 제거율 측정방법]
수소 1.5부피%, 수분 8부피% 및 산소 21부피%를 포함하여 조성되는 혼합 가스를 촉매가 거치되어 있는 반응탑에 주입하고 반응 온도는 25℃로 유지하여 공간 속도 120,000/시간에서 반응시키고 배출되는 가스의 조성을 가스크로마토그래피(TCP-HP 6890 PLUS GC, Aglient. Co.)로 측정하여 수소 제거율을 측정함.
Forming a palladium / titania catalyst by sequentially supporting, drying and firing processes using a palladium precursor and a titania support, and further including a reduction process under a reducing gas atmosphere after the firing process, including formaldehyde and carbon monoxide included in air at room temperature And a method for producing a palladium / titania catalyst having a hydrogen removal ability,
The reduction process is carried out by maintaining at a temperature of 500 ~ 700 ℃ 0.5 ~ 5 hours in a furnace of hydrogen atmosphere,
The palladium precursor is included in the content of 2.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the support, the hydrogen removal ability is a method for producing a palladium / titania catalyst, characterized in that the hydrogen removal rate measured according to the following method .
[Measurement of hydrogen removal rate]
A mixed gas containing 1.5% by volume of hydrogen, 8% by volume of water, and 21% by volume of oxygen is injected into a reaction column equipped with a catalyst, and the reaction temperature is maintained at 25 ° C to react and discharge at a space velocity of 120,000 / hour. The composition of the gas was measured by gas chromatography (TCP-HP 6890 PLUS GC, Aglient. Co.) to measure the hydrogen removal rate.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 팔라듐 전구체는, 염화팔라듐(PdCl2) 또는 팔라듐 나이트레이트 디하이드레이트(N2O6Pd·2H2O)인 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법.
The method of claim 5,
The palladium precursor is palladium chloride (PdCl 2) or palladium nitrate dihydrate (N 2 O 6 Pd.2H 2 O) A method for producing a palladium / titania catalyst, characterized in that.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 팔라듐/티타니아 촉매는, 입자형 또는 단일체로 압출 가공된 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법.
The method of claim 5,
The palladium / titania catalyst is a method for producing a palladium / titania catalyst, characterized in that the extrusion process in a granular or monolithic.
제5항에 있어서,
상기 팔라듐/티타니아 촉매는, 금속판, 금속 섬유, 세라믹 필터, 금속 필터 및 허니컴으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 구조체 상에 코팅된 것을 특징으로 하는 팔라듐/티타니아 촉매를 제조하는 방법.
The method of claim 5,
The palladium / titania catalyst is a method for producing a palladium / titania catalyst, characterized in that the coating on any one structure selected from the group consisting of metal plate, metal fiber, ceramic filter, metal filter and honeycomb.
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