KR102349738B1 - Manufacturing method of Nickel based active catalysts - Google Patents

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KR102349738B1
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정종국
오주형
이상문
김성수
장영희
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주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지
경기대학교 산학혐력단
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Abstract

니켈계 활성금속과 증류수를 혼합 교반하는 단계(S210); Zr-Al 지지체를 혼합하여 60 ~ 70℃의 저온에서 건조하는 단계(S220); 건조된 촉매를 저온 보다 높은 제 2 고온에서 유지하는 단계(S230); 및 건조된 촉매를 제 2 고온 보다 높은 제 3 고온에서 유지하는 단계(S240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법이 제공된다.Mixing and stirring the nickel-based active metal and distilled water (S210); Mixing the Zr-Al support and drying at a low temperature of 60 ~ 70 ℃ (S220); maintaining the dried catalyst at a second high temperature higher than the low temperature (S230); and maintaining the dried catalyst at a third high temperature higher than the second high temperature (S240).

Description

니켈계 활성 촉매 제조방법{Manufacturing method of Nickel based active catalysts}Nickel-based active catalyst manufacturing method {Manufacturing method of Nickel based active catalysts}

본 발명은 활성금속을 포함하는 촉매에 관한 것으로, 보다 상세하게는 니켈계 활성 촉매 제조방법과 그 촉매에 관한 것이다. The present invention relates to a catalyst containing an active metal, and more particularly, to a method for preparing a nickel-based active catalyst and the catalyst.

반도체 제조공정에서 배출되는 유해 폐가스는 각 공정에 따라 매우 다양한 종류가 배출되고 있으며, 대부분 휘발성이 강하며 인체에 유해하거나 지구온난화 지수가 높은 성분들로 구성되어 있어 제거가 요구되고 있다. 그중 반도체 공정의 식각(etching) 및 증착(CVD) 공정에서 주로 배출되는 과불화 화합물인 PFC (perfluorocompound)는 매우 안정하여 제거가 용이하지 않다. PFC 들은 냉매로 사용하는 CFC(chlorofluorocompound) 보다도 안정하며, 지구온난화지수가 클 뿐만 아니라, 분해시간도 매우 길기 때문에 방출될 경우 대기 중에 축적되는 문제점을 갖고 있다. 반도체 공정에서 배출되는 PFC는 해마다 높은 증가율로 증가하고 있다.Hazardous waste gas emitted from the semiconductor manufacturing process is emitted in a very diverse manner according to each process, and most of it is highly volatile and is required to be removed because it is composed of components that are harmful to the human body or have a high global warming potential. Among them, perfluorocompound (PFC), which is a perfluorinated compound mainly discharged from etching and deposition (CVD) processes of semiconductor processes, is very stable and difficult to remove. PFCs are more stable than CFCs (chlorofluorocompounds) used as refrigerants, have a large global warming potential, and have a very long decomposition time, so when released, they accumulate in the atmosphere. PFCs emitted from semiconductor processes are increasing at a high rate every year.

따라서 PFC 발생이 지구 온난화에 미치는 영향이 증가하고 있기 때문에, 각국에서는 PFC에 대한 규제를 점진적으로 강화하고 있다. PFC 배출량을 감축하기 위하여 새로운 대체가스를 개발하려는 시도가 있어 왔으나, 아직까지 반도체 제조공정 중 실리콘기판 식각에 사용하는 가스로서 CF4 보다 효율이 높고 제품성이 뛰어난 대체가스는 제시되지 않았다. 이에 따라 대부분의 반도체 제조공정에 CF4가 사용 중이다.Therefore, since the effect of PFC generation on global warming is increasing, each country is gradually strengthening the regulation on PFC. Attempts have been made to develop a new alternative gas to reduce PFC emissions. However, as a gas used for etching silicon substrates during the semiconductor manufacturing process, an alternative gas that is more efficient than CF 4 and superior in productability has not been proposed. Accordingly, CF 4 is being used in most semiconductor manufacturing processes.

PFC들, 특히 탄소계 PFC들을 제거하기 위한 여러 기술들이 개발 중에 있는데, PSA 및 분리막을 이용한 분리회수 분야와 플라즈마, 연소 또는 촉매를 이용한 분해제거 분야로 나누어 볼 수 있다. Various technologies for removing PFCs, particularly carbon-based PFCs, are under development, and can be divided into the field of separation and recovery using PSA and separation membrane and the field of decomposition and removal using plasma, combustion or catalyst.

촉매적 분해법은 난분해성인 PFC를 촉매 및 수증기를 사용하여 800℃ 이하의 낮은 온도에서 분해하는 기술로서, 촉매적 방법을 사용하면 분해온도를 현격하게 낮출 수 있으므로, 많은 장점을 가져오게 된다. 예컨대, 800℃ 이하의 낮은 온도에서 분해를 하게 되면, 연속 운전에 따르는 운전비 감소 및 시스템의 내구성 확보가 용이해진다는 장점과 배가스 중에 존재하는 N2로부터 기인되는 열적(thermal) NOx의 발생을 억제하고 장치 부식을 크게 낮출 수 있다는 장점을 갖고 있다. 한편, 촉매의 반응활성을 높임으로 인하여 스크러버의 크기를 크게 줄여, 소형화 할 수 있는 장점이 있다.The catalytic decomposition method is a technique for decomposing difficult-to-decompose PFC at a low temperature of 800° C. or less using a catalyst and water vapor. The catalytic method can significantly lower the decomposition temperature, thereby bringing many advantages. For example, if decomposition is performed at a low temperature of 800° C. or less, it has the advantage of reducing operating costs and facilitating securing the durability of the system according to continuous operation, suppressing the generation of thermal NOx resulting from N2 present in the exhaust gas, It has the advantage of greatly reducing corrosion. On the other hand, there is an advantage in that the size of the scrubber can be greatly reduced by increasing the reaction activity of the catalyst, so that it can be miniaturized.

그러나, 촉매적 분해법은 반응 후에 생성되는 HF, F2 등의 할로겐 화합물들이 촉매의 성능을 급격히 저하시키기 때문에 촉매를 주기적으로 교체해야 하는 문제점이 있고, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 할로겐 화합물에 의하여 비활성화된 촉매를 수증기와 접촉시켜 원래의 촉매상태로 되돌리거나, 촉매 표면에 피막을 형성시키는 등 다양한 연구가 진행되었다.However, the catalytic decomposition method has a problem in that the catalyst must be replaced periodically because halogen compounds such as HF and F 2 generated after the reaction rapidly deteriorate the catalyst performance. Various studies have been conducted, such as returning the catalyst to the original catalyst state by contacting it with water vapor, or forming a film on the catalyst surface.

종래 일본특허공개 평11-70332 및 평10-46824에서는 알루미늄 산화물 내부에 Zn, Ni, Ti, Fe 등과 같은 여러 가지 전이금속을 적어도 한 가지 이상 포함하는 금속성분과 알루미늄의 복합 산화물 형태로 촉매를 제조하여 과불화 화합물을 분해할 수 있음을 개시하고 있고, 미국특허 제6,023,007호 및 제6,162,957호에서는 다양한 종류의 금속포스페이트 촉매가 과불화 화합물을 분해하는 촉매로 사용될 수 있음을 개시하고 있다. 그러나, 상기와 같이 금속 성분이 별도로 첨가된 다성분 복합산화물 형태의 알루미늄포스페이트는 제조 과정이 복잡할 뿐만 아니라 경제성 면에서도 불리하며 장기간의 사용 가능성도 불투명하여, 오랜시간 촉매 활성이 유지될 수 있는 내구성을 지닌 촉매를 간단하고, 경제적으로 제조할 수 있는 방법의 개발이 여전히 요구되고 있는 상황이다.In the prior art Japanese Patent Laid-Open Nos. Hei 11-70332 and Hei 10-46824, a catalyst was prepared in the form of a composite oxide of aluminum and a metal component containing at least one or more of various transition metals such as Zn, Ni, Ti, Fe, etc. inside aluminum oxide to decompose perfluorinated compounds, and US Patent Nos. 6,023,007 and 6,162,957 disclose that various types of metal phosphate catalysts can be used as catalysts for decomposing perfluorinated compounds. However, as described above, aluminum phosphate in the form of a multi-component composite oxide to which a metal component is added is not only complicated in the manufacturing process, but also disadvantageous in terms of economy, and the possibility of long-term use is also opaque, so that the catalytic activity can be maintained for a long time. There is still a need for the development of a method that can simply and economically prepare a catalyst with

1. 대한민국 특허출원 제 10-1998-0023130 호(불소함유화합물의 분해처리 방법, 촉매 및 분해처리 장치),1. Republic of Korea Patent Application No. 10-1998-0023130 (Decomposition treatment method of fluorine-containing compounds, catalyst and decomposition treatment apparatus), 2. 대한민국 특허출원 제 10-2017-0025748 호(과불화 화합물 분해용 내산성 촉매 및 이의 용도),2. Korean Patent Application No. 10-2017-0025748 (acid-resistant catalyst for decomposition of perfluorinated compounds and uses thereof); 3. 일본국 특허출원 제 2002-247952 호(퍼플루오로 화합물 분해 방법, 분해 촉매 및 처리 장치).3. Japanese Patent Application No. 2002-247952 (Method for decomposing perfluoro compounds, decomposition catalyst and treatment apparatus).

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 PFCs 활성촉매에 있어서 활성점으로 작용하는 니켈을 10% 담지하는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and the problem to be solved by the present invention is to prepare a nickel-based active catalyst characterized in that 10% of nickel acting as an active point is supported in the PFCs active catalyst to provide a way

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be understood

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 니켈계 활성금속과 증류수를 혼합 교반하는 단계(S210); Zr-Al 지지체를 혼합하여 60 ~ 70℃의 저온에서 건조하는 단계(S220); 건조된 촉매를 저온 보다 높은 제 2 고온에서 유지하는 단계(S230); 및 건조된 촉매를 상기 제 2 고온 보다 높은 제 3 고온에서 유지하는 단계(S240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법이 제공된다In order to achieve the above technical task, the step of mixing and stirring the nickel-based active metal and distilled water (S210); Mixing the Zr-Al support and drying at a low temperature of 60 ~ 70 ℃ (S220); maintaining the dried catalyst at a second high temperature higher than the low temperature (S230); and maintaining the dried catalyst at a third high temperature higher than the second high temperature (S240); there is provided a nickel-based active catalyst manufacturing method comprising:

또한, 교반단계(S210)는, 활성금속 10 ~ 30 wt%와 상기 증류수 30 ~ 40 ml의 비율로 혼합한다.In addition, in the stirring step (S210), 10 to 30 wt% of the active metal and 30 to 40 ml of the distilled water are mixed.

또한, 제 2 고온은 450℃ ~ 550℃ 범위이고, 제 3 고온은 650℃ ~ 750℃범위이다.Further, the second high temperature is in the range of 450°C to 550°C, and the third high temperature is in the range of 650°C to 750°C.

또한, Zr-Al 지지체는, 3 ~ 15 wt%의 옥시질산 지르코늄 용액 및 베마이트 용액을 각각 준비하는 단계(S110, S120); 옥시질산 지르코늄 용액과 상기 베마이트 용액을 교반하는 단계(S140); 교반되어 겔 형태인 지지체를 항온 암실에서 숙성하는 단계(S150); 숙성된 지지체를 상기 저온과 제 2 고온 사이의 온도인 제 1 고온상태에서 건조하는 단계(S160); 및 건조된 지지체를 체거름한 뒤, 제 2 고온에서 유지하는 단계(S170);에 의해 제조될 수 있다.In addition, the Zr-Al support, 3 to 15 wt% of zirconium oxynitrate solution and preparing a boehmite solution, respectively (S110, S120); stirring the zirconium oxynitrate solution and the boehmite solution (S140); Aging the support in the form of a gel while stirring (S150); drying the aged support in a first high temperature state that is a temperature between the low temperature and the second high temperature (S160); And after sieving the dried support, maintaining it at a second high temperature (S170); can be prepared by.

또한, 지지체의 교반단계(S140)는, 3시간 ~ 5시간 동안 교반된다.In addition, the stirring step (S140) of the support is stirred for 3 to 5 hours.

또한, 지지체의 교반단계(S140)에서 교반된 용액은 pH 3이다.In addition, the stirred solution in the stirring step (S140) of the support has a pH of 3.

또한, 숙성단계(S150)는, 36시간 내지 60시간 동안 숙성된다.In addition, the aging step (S150) is aged for 36 to 60 hours.

또한, 제 1 고온은 90℃ ~ 110℃ 범위이다.Also, the first high temperature is in the range of 90°C to 110°C.

또한, 지지체의 준비단계(S110, S120)는, 니켈계 활성금속의 용액을 준비하는 단계(S130)를 더 포함하고, 지지체의 교반단계(S140)에서 니켈계 활성금속의 용액이 함께 교반될 수 있다.In addition, the preparation steps (S110, S120) of the support further include a step (S130) of preparing a solution of the nickel-based active metal, and in the stirring step (S140) of the support, the solution of the nickel-based active metal can be stirred together. have.

또한, 제조된 Zr-Al 지지체와 니켈계 활성금속의 용액을 혼합하여 저온에서 건조하는 단계(S180); 및 제 2 고온에서 유지하는 단계(S190);를 더 포함할 수 있다.In addition, mixing the prepared Zr-Al support and a solution of the nickel-based active metal and drying at a low temperature (S180); and maintaining at a second high temperature (S190).

상기와 같은 본 발명의 목적은, 전술한 제조방법에 의해 제조되는 Zr-Al 지지체에 의해서도 달성될 수 있다.The object of the present invention as described above can also be achieved by the Zr-Al support prepared by the above-described manufacturing method.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 전술한 제조방법에 의해 제조되는 니켈계 활성 촉매에 의해서도 달성될 수 있다.The object of the present invention as described above can also be achieved by the nickel-based active catalyst prepared by the above-described manufacturing method.

본 발명의 일실시예에 따르면, 제조공정이 단순하고, 경제성이 있으며 장기간 사용이 가능하는 장점이 있다. According to an embodiment of the present invention, there are advantages in that the manufacturing process is simple, economical, and long-term use is possible.

또한 니켈계 활성 촉매로 인해, 오랜시간 촉매 활성이 유지될 수 있는 내구성을 지닌 촉매인 효과가 있다.In addition, due to the nickel-based active catalyst, there is an effect that is a catalyst having a durability that can be maintained for a long time catalytic activity.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에서, 지지체내의 ZrO2의 함량별 성능 결과를 나타내는 그래프,
도 2는 본 발명의 일실시예에서, 활성금속 Nidml 함량별 성능 결과를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명의 일실시예에서, 조촉매의 종류별 성능 결과를 나타내는 그래프
도 4는 본 발명의 일실시예에서, 조촉매의 함량별 성능 결과를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명의 일실시예에서, 조촉매의 담지 방법별 성능 결과를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 Ni계 활성 촉매의 공간속도 변화에 따른 성능 결과를 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 Ni계 활성 촉매의 수분함량에 따른 성능 결과를 나타내는 그래프,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 Ni계 활성 촉매의 장시간 내구성 평가 결과를 나타내는 그래프,
도 9는 본 발명에서 사용되는 Zr-Al 지지체의 제조방법을 나타내는 흐름도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 니켈계 활성 촉매 제조방법의 나타내는 흐름도이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention to be described later, so the present invention is described in such drawings It should not be construed as being limited only to
1 is a graph showing the performance results for each content of ZrO 2 in the support in an embodiment of the present invention;
2 is a graph showing performance results for each active metal Nidml content in an embodiment of the present invention;
3 is a graph showing performance results for each type of co-catalyst in one embodiment of the present invention;
4 is a graph showing performance results for each content of a cocatalyst in an embodiment of the present invention;
5 is a graph showing performance results for each method of supporting a cocatalyst in an embodiment of the present invention;
6 is a graph showing the performance results according to the space velocity change of the Ni-based active catalyst prepared according to an embodiment of the present invention;
7 is a graph showing the performance results according to the moisture content of the Ni-based active catalyst prepared according to an embodiment of the present invention;
8 is a graph showing the long-term durability evaluation results of the Ni-based active catalyst prepared according to an embodiment of the present invention;
9 is a flowchart showing a method for manufacturing a Zr-Al support used in the present invention;
10 is a flowchart illustrating a method for preparing a nickel-based active catalyst according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiment described in the text. That is, since the embodiment may have various changes and may have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, it should not be understood that the scope of the present invention is limited thereby.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component. When a component is referred to as being “connected to” another component, it may be directly connected to the other component, but it should be understood that other components may exist in between. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Meanwhile, other expressions describing the relationship between elements, that is, "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression is to be understood to include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as "comprise" or "have" are not intended to refer to the specified feature, number, step, action, component, part or any of them. It is intended to indicate that a combination exists, and it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in general used in the dictionary should be interpreted as having the same meaning in the context of the related art, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

지지체의 제조Preparation of support

도 9는 본 발명에서 사용되는 Zr-Al 지지체의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 옥시질산지르코늄(Zirconium oxynitrate) 시약을 목표로 하는 함량(본발명에서는 3 ~ 15 wt% ZrO2, 바람직하게는 7 ~ 8 wt% ZrO2이고, 더욱 바람직하게는 7.5 wt% ZrO2 임) 만큼 증류수 40~60 ml의 비율로 교반하여 용해시킨다(S110). 이 때, 첨가하고자 하는 활성금속(예 니켈)이 있을 경우 함께 용해하며(S130), 충분히 용해되지 않는 물의 양일 경우 약 40 ml의 증류수를 이용하여 따로 활성금속을 용해한 후 S140단계에서 함께 첨가한다.9 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a Zr-Al support used in the present invention. As shown in FIG. 9, first, a target content of the zirconium oxynitrate reagent (in the present invention 3 to 15 wt% ZrO 2 , preferably 7 to 8 wt% ZrO 2 , and more preferably is 7.5 wt% ZrO 2 ) by stirring at a ratio of 40 to 60 ml of distilled water to dissolve (S110). At this time, if there is an active metal to be added (eg nickel), it is dissolved together (S130), and in the case of an amount of water that is not sufficiently dissolved, the active metal is separately dissolved using about 40 ml of distilled water and then added together in step S140.

또한, 베마이트(boehmite)를 증류수와 함께 임펠러 교반기를 이용하여 혼합하며, 이 때 베마이트가 뭉쳐져 있는 부분 없이 풀어질 때까지 충분히 교반하여 준비한다(S120).In addition, the boehmite is mixed with distilled water using an impeller stirrer, and at this time, the boehmite is prepared by sufficiently stirring until it is dissolved without agglomerated parts (S120).

그 다음, 이온화되어 있는 옥시질산지르코늄 용액을과 베마이트 용액을 천천히 부어 4시간 혼합한다(S140). 이 때, 임펠러 교반은 격렬히 이루어져야 하며, 본 실시예에서는 400 rpm으로 교반하였다. 또한 용액의 pH는 약 3.0을 유지하였다. 그리고, S130단계에서 준비된 활성금속의 용액도 함께 교반될 수 있다.Then, the ionized zirconium oxynitrate solution and the boehmite solution are slowly poured and mixed for 4 hours (S140). At this time, the impeller agitation should be done vigorously, and in this example, it was stirred at 400 rpm. Also, the pH of the solution was maintained at about 3.0. In addition, the solution of the active metal prepared in step S130 may be stirred together.

그 다음, 교반 후 겔(gel) 형태로 굳은 지지체를 약 48시간 동안 온도의 변화가 없는(직사광선을 피해서 또는 암실) 데시게이터에 보관하여 숙성한다(S150).Then, after stirring, the solid support in the form of a gel is stored in a desiccator without a change in temperature for about 48 hours (avoid direct sunlight or in a dark room) and aged (S150).

그 다음, 숙성된 지지체를 제 1 온도(105 ℃)의 오븐에서 충분히 건조하여 지지체 내부에 수분이 존재하지 않도록 한다(S160)..Then, the aged support is sufficiently dried in an oven at a first temperature (105 ° C.) so that moisture does not exist inside the support (S160).

그 다음, 건조된 지지체의 균일한 열처리를 위하여 12 ~ 25 메쉬 크기로 체거름한 후, 제 2 고온(500 ℃)에서 약 3시간 유지한다(S170).Then, after sieving to a size of 12 to 25 mesh for uniform heat treatment of the dried support, it is maintained at a second high temperature (500° C.) for about 3 hours (S170).

그 다음, 선택적으로, 제조된 Zr-Al 지지체에 활성금속을 따로 코팅하고자 할 때에는, S130단계에서 준비된 활성금속 용액 40ml를 Zr-Al 지지체와 함께 둥근플라스크에 혼합한 후, 저온(65 ℃)의 워터베스(water bath)와 에바퍼레이터(evaporator)를 사용하여 증발시킨다(S180).Then, optionally, when you want to separately coat the active metal on the prepared Zr-Al support, 40 ml of the active metal solution prepared in step S130 is mixed with the Zr-Al support in a round flask, and then at low temperature (65 ℃). Evaporation using a water bath (water bath) and an evaporator (evaporator) (S180).

그 다음, 제 2 고온(500 ℃)에서 약 3시간 유지(S190)하여 Zr-Al 지지체를 완성한다(S195). Then, the second high temperature (500 ℃) is maintained for about 3 hours (S190) to complete the Zr-Al support (S195).

활성 촉매의 제조Preparation of active catalyst

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 니켈계 활성 촉매 제조방법의 나타내는 흐름도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 먼저, 함침법을 사용한다, 즉, 활성금속 10~30 wt% 과 30~40 ml 증류수에 혼합하여 교반시킨다(S210).10 is a flowchart illustrating a method for preparing a nickel-based active catalyst according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, first, the impregnation method is used, that is, 10-30 wt% of active metal and 30-40 ml of distilled water are mixed and stirred (S210).

그 다음, 활성금속이 충분히 용해되었을 때, 둥근 플라스크에 Zr-Al 지지체와 활성금속 용액을 혼합한 후 저온(65 ℃)의 워터베스(water bath)와 에바퍼레이터(evaporator)를 사용하여 건조 증발시킨다(S220). 이 때, 활성금속은 1개 이상으로 혼합하여 제조할 수 있다.Then, when the active metal is sufficiently dissolved, the Zr-Al support and the active metal solution are mixed in a round flask, and then evaporated to dryness using a low temperature (65 ° C) water bath and an evaporator. make it (S220). At this time, the active metal may be prepared by mixing one or more.

그 다음, 건조된 그래뉼(granular) 형태의 촉매를 사각소성로에서 제 2 고온(500 ℃)의 온도로 약 2시간 동안 유지한다(S230).Then, the dried granular catalyst is maintained for about 2 hours at a second high temperature (500 ° C.) in the square kiln (S230).

그 다음, 연속하여 제 3 고온(700 ℃)의 온도로 약 2시간 동안 유지하여 최종적인 니켈계 활성촉매를 완성한다(S250).Then, it is continuously maintained at a third high temperature (700° C.) for about 2 hours to complete the final nickel-based activated catalyst (S250).

촉매 활성의 실험catalytic activity experiment

본 발명의 일실시예에 따라 제조된 니켈계 활성 촉매를 공간속도 (4000, 6000, 8000 h-1)에 맞춰 함량을 고정한 후, 인코넬 반응기에 넣고 550℃ ~ 700℃ 온도구간에서 GC-TCD로 배출된 미반응 CF4를 측정하였다. 이때, CF4 전환율은 {1-(미반응 CF4 농도/초기 CF4 농도)}*100로 계산하였다.After fixing the content of the nickel-based active catalyst prepared according to an embodiment of the present invention according to the space velocity (4000, 6000, 8000 h -1 ), put it in an Inconel reactor and GC-TCD in a temperature range of 550 ° C to 700 ° C. The discharged unreacted CF 4 was measured. At this time, the CF 4 conversion rate was calculated as {1- (unreacted CF 4 concentration/initial CF 4 concentration)}*100.

(1) 지지체내 ZrO(1) ZrO in the support 22 함량의 영향 Influence of content

본 발명의 니켈계 활성 촉매의 제조에 사용된 Zr-Al 지지체의 함량에 따른 영향을 알아보기 위해 다음과 같은 조건으로 실험을 하였다. 실험조건은, 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF4/N2 balance, 8 v/v% H2O, 공간속도 4,000 h-1이다. In order to investigate the effect of the content of the Zr-Al support used in the preparation of the nickel-based active catalyst of the present invention, an experiment was conducted under the following conditions. Experimental conditions were 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF 4 /N 2 balance, 8 v/v% H 2 O, and space velocity of 4,000 h -1 .

여기서, Zr-Al로 명명하였으나, 실제 함량의 기준은 ZrO2-Al2O3로 계산되었다.졸-겔법을 이용해 지지체를 제조할 때 반드시 필요한 ZrO2을 다양한 함량별로 혼합한 결과는 [표 1]과 같다. 그리고, 도 1은 본 발명의 일실시예에서, 지지체내의 ZrO2의 함량별 성능 결과를 나타내는 그래프이다. Here, it was named as Zr-Al, but the actual content was calculated as ZrO 2 -Al 2 O 3 . The results of mixing ZrO 2 in various amounts, which are essential when manufacturing the support using the sol-gel method, are [Table 1] ] is the same as And, Figure 1 is a graph showing the performance results for each content of ZrO 2 in the support in an embodiment of the present invention.

Al2O3 Al 2 O 3 3% Zr-Al3% Zr-Al 7.5% Zr-Al7.5% Zr-Al 12% Zr-Al12% Zr-Al 15% Zr-Al15% Zr-Al 550550 38.1538.15 50.4550.45 53.308353.3083 45.5245.52 32.9032.90 600600 37.5737.57 72.5272.52 83.702583.7025 67.8867.88 39.1639.16 650650 43.9243.92 100.00100.00 100.00100.00 88.1788.17 57.9957.99 700700 49.2049.20 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 70.0570.05

[표 1] 및 도 1에 도시된 바와 같이, 7.0% ~ 8.0%, 가장 바람직하게는 7.5%의 ZrO2인 경우 가장 우수한 CF4 활성을 보였다. 이후 실험한 모든 촉매는 7.5% Zr-Al 지지체를 이용하여 제조하였다.As shown in [Table 1] and FIG. 1 , 7.0% to 8.0%, most preferably 7.5% of ZrO 2 , showed the best CF 4 activity. All catalysts tested thereafter were prepared using a 7.5% Zr-Al support.

(2) 활성금속 함량의 영향(2) Effect of active metal content

본 발명의 니켈계 활성 촉매의 제조에 사용된 활성금속(Ni)의 함량에 따른 영향을 알아보기 위해 다음과 같은 조건으로 실험을 하였다. 실험조건은 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF4/N2 balance, 8 v/v% H2O, 공간속도 4,000 h-1, support: 7.5% Zr-Al이다. 활성금속의 함량 변화에 따른 실험결과는 [표 2]와 도 2에 도시된다. 도 2는 본 발명의 일실시예에서, 활성금속 Nidml 함량별 성능 결과를 나타내는 그래프이다. In order to investigate the effect of the content of the active metal (Ni) used in the preparation of the nickel-based active catalyst of the present invention, an experiment was conducted under the following conditions. Experimental conditions were 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF 4 /N 2 balance, 8 v/v% H 2 O, space velocity 4,000 h -1 , support: 7.5% Zr-Al. The experimental results according to the change in the content of the active metal are shown in [Table 2] and FIG. 2 is a graph showing performance results for each active metal Nidml content in an embodiment of the present invention.

0% Ni0% Ni 5% Ni5% Ni 10% Ni10% Ni 20% Ni20% Ni 30% Ni30% Ni 550550 36.410036.4100 46.451046.4510 53.308353.3083 41.250041.2500 26.472326.4723 600600 79.362579.3625 79.419379.4193 83.702583.7025 85.580385.5803 59.958059.9580 650650 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 87.005087.0050 700700 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00

[표 2] 및 도 2에 도시된 바와 같이, 활성점으로 작용하는 니켈을 다양한 함량별로 담지한 결과 많은 양을 담지하였을 때 성능의 감소가 이루어졌으며, 그 외에 0 ~ 20% 니켈 담지 중 성능의 차이는 미비하였으나 그 중 10%를 담지하였을 때 600 ℃에서 92.1%로 10%의 성능 증진이 이루어짐을 확인하였다.As shown in [Table 2] and FIG. 2, as a result of loading nickel acting as an active point by various contents, the performance was reduced when a large amount was loaded, and in addition, 0 to 20% of the performance during nickel loading was achieved. Although the difference was insignificant, it was confirmed that 10% of the performance was improved to 92.1% at 600 °C when 10% of them were loaded.

(3) 조촉매의 영향(3) Effect of co-catalyst

본 발명의 니켈계 활성 촉매의 제조에 사용된 조촉매 종류에 따른 영향을 알아보기 위해 다음과 같은 조건으로 실험을 하였다. 실험조건은, 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF4/N2 balance, 8 v/v% H2O, 공간속도 4,000 h-1, 지지체는 3% Me - 7.5% Zr-Al이다. 조촉매의 종류에 따른 실험결과는 [표 3]과 도 3에 도시된다. 도 3은 본 발명의 일실시예에서, 조촉매의 종류별 성능 결과를 나타내는 그래프이다. In order to investigate the effect of the type of cocatalyst used in the preparation of the nickel-based active catalyst of the present invention, an experiment was conducted under the following conditions. Experimental conditions are 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF 4 /N 2 balance, 8 v/v% H 2 O, space velocity 4,000 h -1 , support 3% Me - 7.5% Zr -Al. Experimental results according to the type of co-catalyst are shown in [Table 3] and FIG. 3 . 3 is a graph showing performance results for each type of cocatalyst in an embodiment of the present invention.

CuCu PP MoMo WW CeCe 550550 54.1754.17 48.6248.62 30.1330.13 49.1249.12 51.6051.60 600600 70.7370.73 73.1373.13 68.3668.36 92.1092.10 66.8466.84 650650 100.00100.00 84.7184.71 96.6796.67 100.00100.00 100.00100.00 700700 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00

[표 3] 및 도 3에 도시된 바와 같이, 지지체의 열적 내구성 또는 산점 증진을 위하여 지지체 내에 다양한 활성금속을 첨가하였다. 이들 중, 텅스텐(W)을 첨가한 촉매의 경우 600 ℃에서 92%의 우수한 CF4 활성을 보였다.As shown in [Table 3] and FIG. 3, various active metals were added to the support in order to improve the thermal durability or acid sites of the support. Among them, the catalyst to which tungsten (W) was added showed excellent CF 4 activity of 92% at 600 °C.

(4) 조촉매 함량의 영향(4) Effect of cocatalyst content

본 발명의 니켈계 활성 촉매의 제조에 사용된 조촉매를 W로 한정하고, 조촉매의 함량에 따른 영향을 알아보기 위해 다음과 같은 조건으로 실험을 하였다. 실험조건은, 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF4/N2 balance, 8 v/v% H2O, 공간속도 4,000 h-1, 지지체: X% W - 7.5% Zr-Al 이다. W를 조촉매로 사용하였을 때, 조촉매의 함량 변화에 따른 실험결과는 [표 4]와 도 4에 도시된다. 도 4는 본 발명의 일실시예에서, 조촉매의 함량별 성능 결과를 나타내는 그래프이다. The cocatalyst used in the preparation of the nickel-based active catalyst of the present invention was limited to W, and an experiment was conducted under the following conditions to investigate the effect of the content of the cocatalyst. Experimental conditions are, 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF 4 /N 2 balance, 8 v/v% H 2 O, space velocity 4,000 h -1 , support: X% W - 7.5% Zr -Al. When W was used as a co-catalyst, the experimental results according to the change in the content of the co-catalyst are shown in Table 4 and FIG. 4 . 4 is a graph showing performance results for each content of a cocatalyst in an embodiment of the present invention.

0% W0% W 0.5% W0.5% W 3% W3% W 5% W5% W 10% W10% W 550550 53.3153.31 49.6449.64 49.1249.12 50.5050.50 25.0025.00 600600 83.7083.70 83.8783.87 92.1092.10 86.0086.00 70.0070.00 650650 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 93.00 93.00 700700 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00 100.00100.00

[표 4] 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가장 우수한 촉매 활성을 보인 W을 다양한 함량별로 첨가한 결과, 3%를 첨가한 촉매가 가장 우수한 활성을 나타내었으며, 이 때 과량의 W가 함유된 Ni/10% W-Zr-Al촉매를 제외한 0.5% ~ 5% W 첨가촉매의 경우 성능의 차이는 미비하였음을 확인하였다. As shown in [Table 4] and FIG. 4, as a result of adding W, which showed the best catalytic activity, by various contents, the catalyst added with 3% showed the most excellent activity, and at this time, an excess of W was added. It was confirmed that the difference in performance was insignificant in the case of the catalysts added with 0.5% to 5% W except for the Ni/10% W-Zr-Al catalyst.

(5) 조촉매 담지 방법의 영향(5) Influence of the cocatalyst loading method

본 발명의 니켈계 활성 촉매의 제조에 사용된 조촉매의 담지 방법에 따른 영향을 알아보기 위해 다음과 같은 조건으로 실험을 하였다. 실험조건은, 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF4/N2 balance, 8 v/v% H2O, 공간속도 4,000 h-1, 지지체: 7.5% Zr-Al 이다.In order to investigate the effect of the supporting method of the cocatalyst used in the preparation of the nickel-based active catalyst of the present invention, an experiment was conducted under the following conditions. Experimental conditions are 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF 4 /N 2 balance, 8 v/v% H 2 O, space velocity 4,000 h -1 , support: 7.5% Zr-Al.

본 발명에서 사용된 촉매는 다음과 같이 지지체 제조단계와 활성금속 코팅 단계로 나뉘어져 있으며, 열처리를 진행할 때마다 “/”를 이용하여 단계를 분리한다.The catalyst used in the present invention is divided into a support preparation step and an active metal coating step as follows, and steps are separated using “/” whenever heat treatment is performed.

ex1) M1/M2-지지체 (M2와 지지체를 함께 혼합해 열처리한 후 M1을 혼합해 열처리)ex1) M1/M2-support (M2 and support are mixed together and heat-treated, then heat-treated by mixing M1)

ex2) M1-M2/지지체 (지지체를 따로 열처리한 후 M1와 M2를 열처리한 지지체와 혼합해 열처리)ex2) M1-M2/support (heat treatment by heat-treating the support separately, then mixing M1 and M2 with the heat-treated support)

ex3) M1/M2/지지체 (지지체를 열처리한 후 M2와 혼합해 열처리, 그 후 다시 M1과 혼합해 열처리)ex3) M1/M2/Support (After heat-treating the support, heat it by mixing it with M2, and then mix it with M1 for heat treatment)

실험 결과는 [표 5]와 도 5에 도시된다. 도 5는 본 발명의 일실시예에서, 조촉매의 담지 방법별 성능 결과를 나타내는 그래프이다. The experimental results are shown in [Table 5] and FIG. 5 . 5 is a graph showing performance results for each method of supporting a cocatalyst in an embodiment of the present invention.

Ni / W-Zr-AlNi/W-Zr-Al Ni-W / Zr-AlNi-W/Zr-Al Ni/ W / Zr-AlNi/W/Zr-Al 600600 92.098392.0983 87.666787.6667 61.200461.2004 650650 100100 91.591.5 87.732587.7325 700700 100100 100100 93.98493.984

[표 5]와 도 5에 도시된 바와 같이, 담지방법에 따라 형성되는 결합 상태가 변화할 것으로 판단하였으며, 그 결과 활성금속을 지지체에 함께 혼합한 경우 가장 우수한 활성을 보였다. 또한 표면 니켈과 함께 혼합한 경우 가장 낮은 활성을 보였으며, 단독으로 열처리된 경우 약 10%의 성능 감소를 확인하였다.As shown in [Table 5] and FIG. 5, it was determined that the bonding state formed according to the supporting method would change, and as a result, when the active metal was mixed with the support, the best activity was shown. In addition, it showed the lowest activity when mixed with surface nickel, and when it was heat-treated alone, it was confirmed that the performance decreased by about 10%.

(6) 조업조건(공간속도, 수분함량)의 영향(6) Effect of operating conditions (space velocity, moisture content)

본 발명의 니켈계 활성 촉매의 조업조건에 따른 영향을 알아보기 위해 다음과 같은 조건으로 실험을 하였다. 촉매의 고유 성질이 아닌 시스템을 운영하는 조업조건에 따라 접촉 시간 등의 변화가 이루어져 성능이 증감할 수 있으므로, 대표적인 조업조건인 공간속도, 수분 함량에 따라 성능을 비교하였다. 제 1 실험조건(공간속도의 변화)은 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF4/N2 balance, 8 v/v% H2O, 공간속도 2,000 ~ 8,000 h-1, 촉매 : 10% Ni/3% W - 7.5% Zr-Al 이다. 제 1 실험조건의 실험 결과는 [표 6]과 도 6에 도시된다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 Ni계 활성 촉매의 공간속도 변화에 따른 성능 결과를 나타내는 그래프이다. In order to investigate the effect of the operating conditions of the nickel-based active catalyst of the present invention, an experiment was conducted under the following conditions. Performance can be increased or decreased due to changes in contact time, etc., depending on the operating conditions of operating the system, not the inherent properties of the catalyst, so the performance was compared according to the typical operating conditions such as space velocity and water content. The first experimental condition (change in space velocity) was 550℃ ~ 700℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF 4 /N 2 balance, 8 v/v% H 2 O, space velocity 2,000 ~ 8,000 h -1 , Catalyst: 10% Ni/3% W - 7.5% Zr-Al. The experimental results of the first experimental conditions are shown in [Table 6] and FIG. 6 . 6 is a graph showing the performance results according to the space velocity change of the Ni-based active catalyst prepared according to an embodiment of the present invention.

2000 h-1 2000 h -1 4000 h-1 4000 h -1 8000 h-1 8000 h -1 550550 93.1893.18 49.1249.12 18.3818.38 600600 100100 92.1092.10 52.6052.60 650650 100100 100100 75.1375.13 700700 100100 100100 9090

제 2 실험조건(수분함량의 변화)은 600℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF4/N2 balance, 1~8 v/v% H2O, 공간속도 4,000 h-1, 촉매 : 10% Ni / 3% W - 7.5% Zr-Al 이다. 제 2 실험조건의 실험 결과는 [표 7]과 도 7에 도시된다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 Ni계 활성 촉매의 수분함량에 따른 성능 결과를 나타내는 그래프이다. The second experimental condition (change of moisture content) was 600℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF 4 /N 2 balance, 1~8 v/v% H 2 O, space velocity 4,000 h -1 , catalyst: 10 % Ni / 3% W - 7.5% Zr-Al. The experimental results of the second experimental condition are shown in [Table 7] and FIG. 7 . 7 is a graph showing the performance results according to the moisture content of the Ni-based active catalyst prepared according to an embodiment of the present invention.

1 v/v%1 v/v% 5 v/v%5 v/v% 8 v/v%8 v/v% 600600 66.4266.42 78.7578.75 92.1092.10

[표 6]과 도 6 및 [표 7]과 도 7에 도시된 바와 같이, 조업조건이 변화함에 따라 600 ℃에서의 성능이 100%에서 52.6%까지 매우 다양하게 나타났으며, 수분의 함량이 8 v/v%까지 증가하였을 때 성능이 증진됨을 확인하였다.As shown in [Table 6] and Figs. 6 and [Table 7] and Fig. 7, as the operating conditions were changed, the performance at 600 ° C. varied from 100% to 52.6%, and the moisture content was It was confirmed that the performance was improved when it was increased to 8 v/v%.

(7) 니켈계 활성 촉매의 내구성 평가(100 h 장시간 노출)(7) Durability evaluation of nickel-based active catalyst (100 h long exposure)

본 발명의 니켈계 활성 촉매의 내구성을 알아보기 위해 다음과 같은 조건으로 실험을 하였다. 실험조건은, 650℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF4/N2 balance, 8 v/v% H2O, 공간속도 4,000 h-1, 촉매: 10% Ni/3% W - 7.5% Zr-Al이다. 실험결과는 도 8에 도시된다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 Ni계 활성 촉매의 장시간 내구성 평가 결과를 나타내는 그래프이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 개발된 촉매는 4000 h-1 공간속도에서 100 h 이상 100%의 활성을 유지하였음을 확인하였다. In order to examine the durability of the nickel-based active catalyst of the present invention, an experiment was conducted under the following conditions. Experimental conditions are, 650℃, 300 cc/min flow, 1,000 ppm CF 4 /N 2 balance, 8 v/v% H 2 O, space velocity 4,000 h -1 , catalyst: 10% Ni/3% W - 7.5% Zr-Al. The experimental results are shown in FIG. 8 . 8 is a graph showing the long-term durability evaluation results of the Ni-based active catalyst prepared according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8 , it was confirmed that the developed catalyst maintained 100% activity for 100 h or more at 4000 h −1 space velocity.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.The detailed description of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above is provided to enable any person skilled in the art to make and practice the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art can use each configuration described in the above-described embodiments in a way in combination with each other. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that are not explicitly cited in the claims can be combined to form an embodiment or included as a new claim by amendment after filing.

Claims (13)

CF4 전환 반응에 사용되는 니켈계 활성 촉매의 제조방법에 있어서,
니켈계 활성금속과 증류수를 혼합 교반하는 단계(S210);
Zr-Al 지지체를 혼합하여 60 ~ 70℃의 저온에서 건조하는 단계(S220);
건조된 촉매를 상기 저온 보다 높은 제 2 고온의 온도로 2시간 동안 유지하는 단계(S230); 및
건조된 촉매를 상기 제 2 고온 보다 높은 제 3 고온의 온도로 2시간 동안 유지하는 단계(S240);를 포함하고,
상기 교반단계(S210)는,
상기 활성금속 10 ~ 30 wt%와 상기 증류수 30 ~ 40 ml의 비율로 혼합하며,
상기 Zr-Al 지지체는,
3 ~ 15 wt%의 옥시질산 지르코늄 용액 및 베마이트 용액을 각각 준비하는 단계(S110, S120);
상기 옥시질산 지르코늄 용액과 상기 베마이트 용액을 교반하는 단계(S140);
교반되어 겔 형태인 지지체를 항온 암실에서 숙성하는 단계(S150);
숙성된 상기 지지체를 상기 저온과 상기 제 2 고온 사이의 온도인 제 1 고온상태에서 건조하는 단계(S160); 및
건조된 상기 지지체를 체거름한 뒤, 상기 제 2 고온에서 유지하는 단계(S170);에 의해 제조되고,
상기 제 1 고온은 90℃ ~ 110℃ 범위이며, 상기 제 2 고온은 450℃ ~ 550℃ 범위이고, 상기 제 3 고온은 650℃ ~ 750℃ 범위인 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법.
In the method for producing a nickel-based active catalyst used in CF 4 conversion reaction,
Mixing and stirring the nickel-based active metal and distilled water (S210);
Mixing the Zr-Al support and drying at a low temperature of 60 ~ 70 ℃ (S220);
maintaining the dried catalyst at a second high temperature higher than the low temperature for 2 hours (S230); and
Including; maintaining the dried catalyst at a temperature of a third high temperature higher than the second high temperature for 2 hours (S240);
The stirring step (S210) is,
10 to 30 wt% of the active metal and 30 to 40 ml of distilled water are mixed,
The Zr-Al support,
Preparing 3 ~ 15 wt% of zirconium oxynitrate solution and boehmite solution, respectively (S110, S120);
stirring the zirconium oxynitrate solution and the boehmite solution (S140);
Aging the support in the form of a gel while stirring (S150);
drying the aged support in a first high temperature state that is a temperature between the low temperature and the second high temperature (S160); and
After sieving the dried support, maintaining it at the second high temperature (S170);
The first high temperature is in the range of 90°C to 110°C, the second high temperature is in the range of 450°C to 550°C, and the third high temperature is in the range of 650°C to 750°C.
제 1 항에 있어서,
상기 니켈계 활성 촉매는,
상기 Zr-Al 지지체의 열적 내구성 또는 산점 증진을 위하여 CF4 활성 성능을 보이는 조촉매인 3 %의 텅스텐(W)이 첨가되는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법.
The method of claim 1,
The nickel-based active catalyst,
A method for producing a nickel-based active catalyst, characterized in that 3% tungsten (W), which is a cocatalyst showing CF 4 activity performance, is added to improve the thermal durability or acid site of the Zr-Al support.
제 2 항에 있어서,
상기 니켈계 활성 촉매는,
상기 조촉매와 상기 Zr-Al 지지체를 함께 혼합해 열처리한 다음, 상기 니켈계 활성금속이 혼합된 후 열처리되는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법.
3. The method of claim 2,
The nickel-based active catalyst,
Method for producing a nickel-based active catalyst, characterized in that the co-catalyst and the Zr-Al support are mixed together and heat-treated, and then heat-treated after the nickel-based active metal is mixed.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 지지체의 교반단계(S140)는, 3시간 ~ 5시간 동안 교반되는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법.
The method of claim 1,
The stirring step (S140) of the support is a nickel-based active catalyst manufacturing method, characterized in that the stirring for 3 to 5 hours.
제 1 항에 있어서,
상기 지지체의 교반단계(S140)에서 교반된 용액은 pH 3인 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법.
The method of claim 1,
The method for producing a nickel-based active catalyst, characterized in that the stirred solution in the stirring step (S140) of the support is pH 3.
제 1 항에 있어서,
상기 숙성단계(S150)는, 36시간 내지 60시간 동안 숙성되는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법.
The method of claim 1,
The aging step (S150) is a nickel-based active catalyst manufacturing method, characterized in that the aging for 36 hours to 60 hours.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 지지체의 준비단계(S110, S120)는,
니켈계 활성금속의 용액을 준비하는 단계(S130)를 더 포함하고,
상기 지지체의 교반단계(S140)에서 상기 니켈계 활성금속의 용액이 함께 교반되는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법.
The method of claim 1,
The preparation steps (S110, S120) of the support are,
Further comprising the step (S130) of preparing a solution of the nickel-based active metal,
A method for producing a nickel-based active catalyst, characterized in that the solution of the nickel-based active metal is stirred together in the stirring step (S140) of the support.
제 1 항에 있어서,
제조된 상기 Zr-Al 지지체와 니켈계 활성금속의 용액을 혼합하여 상기 저온에서 건조하는 단계(S180); 및
상기 제 2 고온에서 유지하는 단계(S190);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매 제조방법.
The method of claim 1,
mixing the prepared Zr-Al support and a solution of a nickel-based active metal and drying at the low temperature (S180); and
Maintaining at the second high temperature (S190); Nickel-based active catalyst manufacturing method, characterized in that it further comprises.
삭제delete 제 1 항, 제 6 항, 제 7 항, 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 니켈계 활성 촉매.A nickel-based active catalyst, characterized in that it is prepared by the method of any one of claims 1, 6, 7, 8, 10 and 11.
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