KR102469119B1 - Phosphorylated Metal Vanadate Catalysts for Nitrogen oxides Reduction - Google Patents

Phosphorylated Metal Vanadate Catalysts for Nitrogen oxides Reduction Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따르면, [화학식 1], [화학식 2], [화학식 3] 또는 [화학식 4]로 표시되는 금속 바나듐산염들 중 한 종 이상을 포함하는 활성점; 및 상기 활성점이 담지되는 담지체; 금속 바나듐산염의 일부가 H3-APO4 A-(A= 1, 2 또는 3)로 기능화된, 질소산화물 환원용 촉매가 제공된다.
[화학식 1]
(RM)VO4(RM은 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상)
[화학식 2]
LaV3O9
[화학식 3]
(TM)VXO5+X(X는 1, 2 또는 3; TM은 Mn, Co, Ni 및 Cu 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상)
[화학식 4]
FeVO4 또는 Fe2V4O13
According to one aspect of the present invention, an active point containing at least one of metal vanadate salts represented by [Formula 1], [Formula 2], [Formula 3] or [Formula 4]; and a carrier on which the active point is supported. A catalyst for nitrogen oxide reduction in which a portion of metal vanadate is functionalized with H 3 -A PO 4 A- (A = 1, 2 or 3) is provided.
[Formula 1]
(RM)VO 4 (RM is at least one selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu)
[Formula 2]
La V 3 O 9
[Formula 3]
(TM) V X O 5+X (X is 1, 2 or 3; TM is one or more selected from the group consisting of Mn, Co, Ni and Cu)
[Formula 4]
FeVO 4 or Fe 2 V 4 O 13

Description

인산화된 질소산화물 환원용 금속 바나듐산염 촉매 {Phosphorylated Metal Vanadate Catalysts for Nitrogen oxides Reduction}Phosphorylated Metal Vanadate Catalysts for Nitrogen oxides Reduction

본 발명은 H3-APO4 A-(A= 1, 2 또는 3)로 기능화된 질소산화물 환원용 금속 바나듐산염 촉매에 대한 것으로서, 구체적으로 담지체 내의 활성점(active site)으로 희토금속 바나듐산염(rare-earth metal vanadate) 또는 전이금속 바나듐산염(transition metal vanadate)을 포함하되, 활성점의 일부가 H3-APO4 A-(A= 1, 2, 또는 3)로 기능화된 질소산화물 환원용 불균일 촉매 및 그 제조방법에 대한 것이다.The present invention relates to a metal vanadate catalyst for nitrogen oxide reduction functionalized with H 3 -A PO 4 A- (A = 1, 2 or 3), and specifically, a rare earth metal vanadium as an active site in a support. Nitrogen oxides including rare-earth metal vanadate or transition metal vanadate, wherein a part of the active site is functionalized with H 3-A PO 4 A- (A = 1, 2, or 3) It relates to a heterogeneous catalyst for reduction and a method for preparing the same.

최근 2차 미세먼지 형성의 주된 생성원인들 중 하나인 질소산화물(NOX)과 암모니아(NH3)를 고효율·안정적으로 변환시키는 질소산화물 환원공정(selective catalytic reduction of NOX(SCR))은 반응식 (1) 및 (2)를 통하여 진행된다.The selective catalytic reduction of NO X (SCR), which converts nitrogen oxides (NO X ) and ammonia (NH 3 ), which are one of the main causes of recent secondary fine dust formation, with high efficiency and stability, is It proceeds through (1) and (2).

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O … (1)4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O . (One)

2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O … (2)2NO 2 + 4NH 3 + O 2 → 3N 2 + 6H 2 O . (2)

상술 SCR 공정의 성능·안정성·지속성의 향상은 SCR 공정에 적용되는 상용촉매의 표면특성의 개선을 통하여 가능하다. 예를 들어, 발전소, 소결로, 저·고속선박 및 시멘트공장의 SCR 공정에 적용되는 대표적인 상용촉매는 바나듐 산화물-WO3/TiO2 이다(바나듐 산화물(V oxide)은 V2O3, VO2, V2O5들 중 선택되는 하나 이상의 종임). 상용촉매의 표면물성을 개선시키는 방법론들 중 하나는 상용촉매의 활성점으로 적용되는 바나듐 산화물(V oxide)의 구조적 변형이 될 수 있다. 구체적으로, 바나듐 산화물과 희토금속(rare-earth metal: RM) 또는 전이금속(transition metal: TM) 산화물의 화학결합(chemical fusion)에 의하여 형성된 금속 바나듐산염(metal vanadate)이 SCR 반응의 활성점으로 바람직할 수 있다. 보다 구체적으로, 금속 바나듐산염은 바나듐과 희토금속 또는 전이금속의 복합 산화물로서, 상기 상용촉매에 포함된 바나듐 산화물 활성점의 개선 요구 사항들인 1)낮은 녹는점에 기인한 SCR 반응 도중 촉매 활성점의 뭉침(congregation) 현상, 2)비교적 미약한 산화환원특성(redox cycling trait), 3)비교적 작은 양의 브뢴스테드 산점(Brφnsted acid site) 또는 루이스 산점(Lewis acid site), 4)NH3/NOX와 산점 사이의 미약한 상호작용(interaction) 또는 H2O와 산점 사이의 강인한 상호작용에 기인한 단위시간당 SCR 반응효율의 저하, 5)저온에서 빠른 SCR 반응의 부재(반응식 (3)), 6)배기가스에 포함된 SO2의 촉매표면 피독(poison)에 대한 부족한 내구성, 7)반응식 (4) 내지 (6)에 제시된 일련의 화학반응들에 기반한, SCR 반응 도중 형성되는 암모늄설페이트(ammonium sulfate,(NH4)2SO4, AS), 암모늄바이설페이트(ammonium bisulfate,(NH4)HSO4, ABS)의 촉매표면 피독(poison)에 대한 부족한 내구성, 8)배기가스에 포함된 알칼리금속(alkali-metal) 기반의 화합물의 촉매표면 피독(poison)에 대한 부족한 내구성, 9)열화현상(hydrothermal aging)에 대한 바나듐 산화물 활성점 또는 담지체의 구조적 안정성의 부재에 기인한 부족한 내구성들 중 하나 이상을 해결할 수 있다. Improvements in the performance, stability, and durability of the above-mentioned SCR process can be achieved through improvement of the surface characteristics of commercial catalysts applied to the SCR process. For example, a representative commercial catalyst applied to the SCR process of power plants, sintering plants, low- and high-speed ships, and cement factories is vanadium oxide-WO 3 /TiO 2 (vanadium oxide (V oxide) is V 2 O 3 , VO 2 , V 2 O 5 is one or more species selected from). One of the methodologies for improving the surface properties of commercial catalysts can be structural modification of vanadium oxide (V oxide) applied as an active site of commercial catalysts. Specifically, metal vanadate formed by chemical fusion between vanadium oxide and a rare-earth metal (RM) or transition metal (TM) oxide serves as an active site for the SCR reaction. may be desirable. More specifically, metal vanadate is a composite oxide of vanadium and a rare earth metal or transition metal, which is a requirement for improving the active point of vanadium oxide included in the commercial catalyst 1) of the active point of the catalyst during the SCR reaction due to its low melting point. Congregation phenomenon, 2) relatively weak redox cycling trait, 3) relatively small amount of Brφnsted acid site or Lewis acid site, 4) NH 3 /NO The decrease in SCR reaction efficiency per unit time due to the weak interaction between X and the acid site or the strong interaction between H 2 O and the acid site, 5) Absence of fast SCR reaction at low temperature (reaction equation (3)), 6) Lack of durability against catalyst surface poisoning of SO 2 contained in exhaust gas, 7) Ammonium sulfate (ammonium sulfate) formed during the SCR reaction based on a series of chemical reactions shown in equations (4) to (6) Insufficient durability against catalyst surface poisoning from sulfate, (NH 4 ) 2 SO 4 , AS), ammonium bisulfate ((NH 4 ) HSO 4 , ABS), 8) Alkali metals contained in exhaust gas Poor durability against poisoning of catalyst surface of (alkali-metal)-based compound, 9) one of poor durability due to lack of vanadium oxide active site or structural stability of support against hydrothermal aging can solve the problem.

구체적으로, 전이금속 바나듐산염인 (TM)VXO5+X(X= 1, 2 또는 3; TM= Mn, Co, Ni 또는 Cu) 또는 FeVO4/Fe2V4O13의 경우, 상용촉매 대비 상술 1-7번들 중 하나 이상이 개선 가능하고, 희토금속 바나듐산염인 (RM)VO4(RM= La, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb 또는 Er)의 경우, 상용촉매 대비 상술 8-9번들 중 하나 이상이 개선 가능하며, 희토금속 바나듐산염인 LaV3O9은 상술 1-9번들 중 하나 이상이 개선 가능하다.Specifically, in the case of (TM)V X O 5+X (X= 1, 2, or 3; TM= Mn, Co, Ni, or Cu) or FeVO 4 /Fe 2 V 4 O 13 , a transition metal vanadate, In the case of (RM)VO 4 (RM= La, Ce, Nd, Sm, Gd, Tb or Er), which is a rare earth metal vanadate and can be improved by one or more of the above bundles 1-7 compared to the catalyst, the above 8 At least one of -9 bundles can be improved, and LaV 3 O 9 , which is a rare earth metal vanadate, can be improved at least one of bundles 1 to 9 above.

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O … (3)NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O . (3)

SO2 + ½ O2 → SO3 … (4)SO 2 + ½ O 2 → SO 3 … (4)

SO3 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO4 … (5)SO 3 + 2NH 3 + H 2 O → (NH 4 ) 2 SO 4 … (5)

SO3 + NH3 + H2O → (NH4)HSO4 … (6)SO 3 + NH 3 + H 2 O → (NH 4 )HSO 4 … (6)

그러나, 상술 금속 바나듐산염들이 SCR 촉매의 활성점으로서 제공하는 다양한 장점들에도 불구하고, 현재까지의 보고예는 담지체 내에 금속 바나듐산염을 분산시켜 제조된 촉매를 SCR 반응에 1)그대로 적용하거나, 2)SOB 2-(B= 3 또는 4)로 기능화 후 적용하는 것으로 한정된다.However, in spite of the various advantages that the above-mentioned metal vanadates provide as an active site of the SCR catalyst, the examples reported so far are that the catalyst prepared by dispersing the metal vanadate in the support is 1) applied as it is to the SCR reaction, or 2) It is limited to application after functionalization with SO B 2- (B = 3 or 4).

국내 등록특허 10-2187494Domestic registered patent 10-2187494

본 발명은 상기 금속 바나듐산염들이 제공하는 SCR 촉매 활성점으로서의 장점들을 추가적으로 개량/극대화하기 위하여 제안되었고, 금속 바나듐산염의 표면을 H3-APO4 A-(A= 1, 2 또는 3)로 기능화하여 SCR 반응 성능/촉매의 내구성을 보다 향상시키는 것을 목적으로 한다. 구체적으로, 희토금속 바나듐산염(rare-earth metal vanadate) 또는 전이금속 바나듐산염(transition metal vanadate) 결정상들 중 한 종 이상을 SCR 촉매 활성점으로 포함하는 불균일 촉매들의 제조 및 활성점들의 일부를 H3-APO4 A-를 사용하여 기능화시키는 기법의 제공을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 H3-APO4 A-로 기능화(인산화)된 금속 바나듐산염 촉매 표면에 15족·16족 원소의 산화물들을 조촉매로 포함시켜, 산특성(acid character), 산화환원특성(redox cycling feature), 피독물들(H2O, SO2, AS/ABS, alkali-metal) 및 열화현상(hydro-thermal aging)에 대한 내구성(resistance)이 향상된 SCR 반응용 불균일 촉매 제조방법의 제공을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been proposed to further improve/maximize the advantages of the metal vanadate as an active site for SCR catalysts provided by the metal vanadate, and the surface of the metal vanadate to H 3-A PO 4 A- (A = 1, 2 or 3) The purpose is to further improve the SCR reaction performance / durability of the catalyst by functionalization. Specifically, preparation of heterogeneous catalysts containing at least one of rare-earth metal vanadate or transition metal vanadate crystal phases as an SCR catalyst active site and some of the active sites as H 3 Its purpose is to provide a technique for functionalization using -A PO 4 A- . In addition, the present invention includes oxides of Groups 15 and 16 elements as cocatalysts on the surface of a metal vanadate catalyst functionalized (phosphorylated) with H 3-A PO 4 A- , thereby improving acid character and redox characteristics. (redox cycling feature), poisons (H 2 O, SO 2 , AS/ABS, alkali-metal) and degradation (hydro-thermal aging) improved resistance (resistance) of the method for producing a heterogeneous catalyst for SCR reaction intended to provide However, these tasks are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, [화학식 1], [화학식 2], [화학식 3] 또는 [화학식 4] 로 표시되는 금속 바나듐산염들 중 한 종 이상 포함하는 활성점; 및 상기 활성점이 담지되는 담지체;를 포함하고, 상기 활성점의 일부가 H3-APO4 A-(A= 1, 2 또는 3)로 기능화된, 질소산화물 환원용 촉매가 제공된다.According to one aspect of the present invention for solving the above problems, an active point containing at least one of metal vanadate salts represented by [Formula 1], [Formula 2], [Formula 3] or [Formula 4]; and a support on which the active point is supported, wherein a portion of the active point is functionalized with H 3-A PO 4 A- (A = 1, 2 or 3), and a catalyst for nitrogen oxide reduction is provided.

[화학식 1][Formula 1]

(RM)VO4(RM은 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상)(RM)VO 4 (RM is at least one selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu)

[화학식 2][Formula 2]

LaV3O9 La V 3 O 9

[화학식 3][Formula 3]

(TM)VXO5+X(X는 1, 2 또는 3; TM은 Mn, Co, Ni 및 Cu로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상)(TM) V X O 5+X (X is 1, 2 or 3; TM is at least one selected from the group consisting of Mn, Co, Ni and Cu)

[화학식 4][Formula 4]

FeVO4 또는 Fe2V4O13 FeVO 4 or Fe 2 V 4 O 13

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담지체 내에 15족 또는 16족 원소의 산화물(oxide)인 조촉매(promoter)가 더 포함될 수 있으며, 상기 프로모터는 담지체 대비 10-5wt% 내지 50wt%의 조성 범위를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a promoter that is an oxide of a group 15 or group 16 element may be further included in the carrier, and the promoter is 10 -5 wt% to 50wt% compared to the carrier. may have a composition range of

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 15족 또는 16족 원소는, 질소(N), 인(P), 황(S), 비소(As), 셀레늄(Se), 안티모니(Sb), 텔루륨(Te), 비스무트(Bi), 폴로늄(Po), 모스코비움(Mc) 및 리버모륨(Lv)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 그 조합일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the group 15 or group 16 elements include nitrogen (N), phosphorus (P), sulfur (S), arsenic (As), selenium (Se), antimony (Sb), tel It may be any one selected from the group consisting of rurium (Te), bismuth (Bi), polonium (Po), moscobium (Mc), and livermorium (Lv), or a combination thereof.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담지체는 탄소(C), Al2O3, MgO, ZrO2, CeO2, TiO2 및 SiO2 중 어느 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the support may include any one of carbon (C), Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , CeO 2 , TiO 2 and SiO 2 .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되는 희토금속 바나듐산염 또는 상기 [화학식 3] 또는 [화학식 4]로 표시되는 전이금속 바나듐산염은 각각 상기 담지체 100 중량부 대비 10-4 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the rare earth metal vanadate represented by [Formula 1] or [Formula 2] or the transition metal vanadate represented by [Formula 3] or [Formula 4] is the carrier 100 It may include 10 -4 to 50 parts by weight compared to parts by weight.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담지체는 다공성 구조를 가지는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the carrier may have a porous structure.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 질소산화물 환원용 촉매의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method for preparing a catalyst for nitrogen oxide reduction is provided.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제조방법은, 바나듐 전구체 용액 및 희토금속(또는 전이금속) 전구체 용액을 혼합하는 단계; 상기 혼합용액에 담지체를 구성하는 물질을 투입하는 단계; 및 상기 혼합용액으로부터 고형물을 수득하고 하소처리를 수행하여 담지체에 [화학식 1], [화학식 2], [화학식 3] 또는 [화학식 4]로 표시되는 금속 바나듐산염들 중 한 종 이상이 활성점으로 담지되는 촉매를 제조하는 단계; 제조된 촉매표면의 일부를 인산화기들(H2PO4 -, HPO4 2- 또는 PO4 3-) 중 한 종 이상을 사용하여 기능화시키는 단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the manufacturing method includes mixing a vanadium precursor solution and a rare earth metal (or transition metal) precursor solution; Injecting a material constituting the carrier into the mixed solution; And one or more of the metal vanadates represented by [Formula 1], [Formula 2], [Formula 3] or [Formula 4] are active points on the support by obtaining a solid from the mixed solution and performing calcination. Preparing a catalyst supported by; Functionalizing a part of the surface of the prepared catalyst by using one or more of phosphorylation groups (H 2 PO 4 - , HPO 4 2- or PO 4 3- ).

[화학식 1][Formula 1]

(RM)VO4(RM은 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상)(RM)VO 4 (RM is at least one selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu)

[화학식 2][Formula 2]

LaV3O9 La V 3 O 9

[화학식 3][Formula 3]

(TM)VXO5+X(X는 1, 2 또는 3; TM은 Mn, Co, Ni 및 Cu로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상)(TM) V X O 5+X (X is 1, 2 or 3; TM is at least one selected from the group consisting of Mn, Co, Ni and Cu)

[화학식 4][Formula 4]

FeVO4 또는 Fe2V4O13 FeVO 4 or Fe 2 V 4 O 13

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 인산화기로 기능화되는 단계는, PH3 및 O2를 포함하는 반응기체에 의해 수행될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the functionalization with a phosphorylation group may be performed by a reactive gas containing PH 3 and O 2 .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 반응기체는 PH3 및 O2의 농도가 10ppm 내지 105ppm의 범위를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the reaction gas may have a concentration of PH 3 and O 2 ranging from 10 ppm to 10 5 ppm.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유속(flow rate)은 10-5mL min-1 내지 105mL min-1, 압력은 10-5bar 내지 105bar의 범위를 가지고, 100℃ 내지 800℃의 온도범위에서 0.1시간 내지 24시간동안 수행될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the flow rate (flow rate) is 10 -5 mL min -1 to 10 5 mL min -1 , the pressure has a range of 10 -5 bar to 10 5 bar, 100 ℃ to 800 ℃ It can be carried out for 0.1 hour to 24 hours at a temperature range of ℃.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 인산화기로 기능화되는 단계는, 합성용매와 상기 촉매를 교반·건조하는 단계; 및 PH3 및 O2를 포함하는 처리 가스를 상기 촉매의 표면으로 흘려주는 단계;를 포함하고, 상기 합성용매는, 인산(H3PO4); 인산 암모늄((NH4)3PO4), 인산이암모늄((NH4)2HPO4), ammonium dihydrogen phosphate(NH4H2PO4) 등의 유기 인산 화합물; 또는 디메틸 포스파이트((CH3O)2HPO), 디에틸 포스파이트((C2H5O)2HPO), 트리메틸 포스파이트((CH3O)3P), 트리에틸 포스파이트((C2H5O)3P), 트리아이소프로필 포스파이트((C3H7)3P), 트리페닐 포스파이트((C6H5O)3P) 등의 유기 인산 화합물;을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the step of functionalization with a phosphorylation group includes the steps of stirring and drying the synthesis solvent and the catalyst; and flowing a processing gas containing PH 3 and O 2 to the surface of the catalyst, wherein the synthesis solvent includes phosphoric acid (H 3 PO 4 ); organic phosphoric acid compounds such as ammonium phosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 ), diammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ), and ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ); or dimethyl phosphite ((CH 3 O) 2 HPO), diethyl phosphite ((C 2 H 5 O) 2 HPO), trimethyl phosphite ((CH 3 O) 3 P), triethyl phosphite ((C 2 H 5 O) 3 P), triisopropyl phosphite ((C 3 H 7 ) 3 P), triphenyl phosphite ((C 6 H 5 O) 3 P); organic phosphoric acid compounds; have.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 합성용매에 포함된 인 전구체의 농도가 10-5mol L-1 내지 1mol L-1의 범위를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the concentration of the phosphorus precursor contained in the synthesis solvent may have a range of 10 -5 mol L -1 to 1 mol L -1 .

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 교반하는 단계는, 0.1시간 내지 24시간 동안 수행될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the stirring may be performed for 0.1 hour to 24 hours.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 처리 가스를 상기 촉매의 표면으로 흘려주는 단계는, 상기 처리 가스의 O2의 농도가 10-5vol% 내지 50vol% 의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 합성용매와 상기 촉매를 교반·건조 후PH3 및 O2를 포함하는 상기 처리 가스를 상기 촉매의 표면으로 흘려주는 단계는, 100℃ 내지 800℃의 온도범위에서 0.1시간 내지 24시간 동안 수행될 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, in the step of flowing the processing gas to the surface of the catalyst, the concentration of O 2 in the processing gas may have a range of 10 −5 vol% to 50 vol%.
According to one embodiment of the present invention, the step of flowing the processing gas containing PH 3 and O 2 to the surface of the catalyst after stirring and drying the synthesis solvent and the catalyst, the temperature range of 100 ℃ to 800 ℃ It may be performed for 0.1 hour to 24 hours.

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상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 1)희토금속(La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu) 또는 전이금속(Mn, Co, Ni 및 Fe) 산화물과 바나듐(V) 산화물의 화학결합에 기반한 복합산화물인 금속 바나듐산염(metal vanadate)들 중 한 종 이상을 활성점으로 적용하는 촉매를 제조하되, 2) 15족 또는 16족의 원소의 산화물을 조촉매로 적용하거나, 3) 촉매표면 중 일부를 H3-APO4 A-(A= 1, 2 또는 3)으로 기능화(인산화)하여, SCR 작동 도중 높은 NOX 전환율과 높은 N2 선택도를 가지는 촉매표면을 구현할 수 있다. 또한, 인산화기를 사용한 촉매 표면의 기능화를 통하여, 1)금속 바나듐산염 활성점 표면과 NOX, NH3 및 H2O들 사이의 바람직한 상호작용을 유도하거나, 2)산화환원특성을 향상시키거나, 3)SCR 반응 중에 일어날 수 있는 피독(SO2, AS, ABS 및 alkali-metal)이나 열화처리(hydro-thermal aging)에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다. 이러한 장점들을 바탕으로 SCR 불균일 촉매의 성능 및 수명을 획기적으로 향상시키는 효과가 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention for solving the above problems, 1) rare earth metals (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu) or To prepare a catalyst in which one or more of metal vanadates, which are complex oxides based on the chemical bond of transition metal (Mn, Co, Ni, and Fe) oxides and vanadium (V) oxide, are applied as an active point, 2 ) by applying an oxide of a group 15 or 16 element as a cocatalyst, or 3) functionalizing (phosphorylating) a part of the catalyst surface with H 3-A PO 4 A- (A= 1, 2 or 3) to operate SCR In the process, a catalyst surface with high NO X conversion and high N 2 selectivity can be realized. In addition, through functionalization of the catalyst surface using a phosphorylation group, 1) inducing favorable interactions between the metal vanadate active site surface and NO X , NH 3 and H 2 O, 2) improving redox characteristics, 3) Poisoning (SO 2 , AS, ABS, and alkali-metal) or hydro-thermal aging that may occur during the SCR reaction can improve durability. Based on these advantages, there is an effect of dramatically improving the performance and lifespan of the SCR heterogeneous catalyst. However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.

도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 촉매들을 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 이용하여 관찰한 결과이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 촉매들을 고분해능 투과전자현미경(high resolution transmission electron microscopy, HRTEM)으로 관찰한 결과이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 촉매들의 전자회절분석 패턴(selected area electron diffraction pattern, SAED pattern)들을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 촉매들의 P 2p 3/2 영역에서 X-ray photo-electron spectroscopy 결과들을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 7 내지 실시예 10에서 제조된 촉매들을 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 이용하여 관찰한 결과이다.
도 6은 본 발명의 실시예 7 내지 실시예 10에서 제조된 촉매들을 고분해능 투과전자현미경(high resolution transmission electron microscopy, HRTEM)으로 관찰한 결과이다.
도 7은 본 발명의 실시예 7 내지 실시예 10에서 제조된 촉매들의 전자회절분석 패턴(selected area electron diffraction pattern, SAED pattern)들을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 7 내지 실시예 10에서 제조된 촉매들의 P 2p 3/2 영역에서 X-ray photo-electron spectroscopy 결과들을 나타내는 그래프이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 촉매들의 SCR 성능분석 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a result of observing the catalysts prepared in Examples 1 to 6 of the present invention using a scanning electron microscope (SEM).
2 is a result of observing the catalysts prepared in Examples 1 to 6 of the present invention with a high resolution transmission electron microscope (HRTEM).
3 is a graph showing selected area electron diffraction patterns (SAED patterns) of the catalysts prepared in Examples 1 to 6 of the present invention.
4 is a graph showing X-ray photo-electron spectroscopy results in the P 2p 3/2 region of the catalysts prepared in Examples 1 to 6 of the present invention.
5 is a result of observing the catalysts prepared in Examples 7 to 10 of the present invention using a scanning electron microscope (SEM).
6 is a result of observing the catalysts prepared in Examples 7 to 10 of the present invention with a high resolution transmission electron microscope (HRTEM).
7 is a graph showing selected area electron diffraction patterns (SAED patterns) of the catalysts prepared in Examples 7 to 10 of the present invention.
8 is a graph showing X-ray photo-electron spectroscopy results in the P 2p 3/2 region of the catalysts prepared in Examples 7 to 10 of the present invention.
9 to 12 are graphs showing SCR performance analysis results of catalysts prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예들은 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in one embodiment in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numerals in the drawings indicate the same or similar functions throughout various aspects and may be exaggerated for convenience.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.

본 발명의 실시예를 따르는 SCR 촉매는 반응물이 흡착되고 반응이 일어난 후 생성물이 탈착되는 영역인 활성점(active site) 및 이러한 활성점을 담지하는 담지체(support)를 포함한다.An SCR catalyst according to an embodiment of the present invention includes an active site, which is a region where reactants are adsorbed and products are desorbed after the reaction occurs, and a support supporting the active site.

본 발명의 실시예를 따르는 질소산화물 환원용 촉매들은 하기의 [화학식 1]로 표시되는 테트라고날(tetragonal; CeVO4, NdVO4, SmVO4, GdVO4, TbVO4 및 ErVO4)상의 희토금속 바나듐산염을 활성점으로 포함할 수 있다.Catalysts for nitrogen oxide reduction according to an embodiment of the present invention are tetragonal (CeVO 4 , NdVO 4 , SmVO 4 , GdVO 4 , TbVO 4 and ErVO 4 ) represented by the following [Formula 1] rare earth metal vanadate may be included as an active point.

[화학식 1][Formula 1]

(RM)VO4(RM은 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 또는 Lu 중 선택되는 하나 이상)(RM)VO 4 (RM is at least one selected from La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, or Lu)

본 발명의 질소산화물 환원용 촉매들은 상기의 [화학식 1]로 표시되는 테트라고날(tetragonal)상 또는 모노클리닉(monoclinic)상의 란타늄 바나듐산염(lanthanum vanadate; LaVO4)들 중 선택되는 한 종 이상을 활성점으로 포함하거나, 하기의 [화학식 2] 로 표시되는 모노클리닉 (monoclinic)상의 란타늄 바나듐산염(lanthanum vanadate; LaV3O9)을 활성점으로 포함할 수 있다.The nitrogen oxide reduction catalysts of the present invention activate at least one selected from tetragonal or monoclinic lanthanum vanadate (LaVO 4 ) represented by the above [Formula 1] It may be included as a point, or lanthanum vanadate (LaV 3 O 9 ) on a monoclinic represented by the following [Formula 2] may be included as an active point.

[화학식 2][Formula 2]

LaV3O9 La V 3 O 9

본 발명의 실시예를 따르는 질소산화물 환원용 촉매들은 하기의 [화학식 3]으로 표시되는 아놀틱(anorthic; NiV2O6)상, 모노클리닉(monoclinic; Ni2V2O7)상 및 올소롬빅(orthorhombic; Ni3V2O8)상의 니켈 바나듐산염을 활성점으로 포함할 수 있다. Catalysts for reducing nitrogen oxides according to embodiments of the present invention are anorthic (NiV 2 O 6 ) phase, monoclinic (Ni 2 V 2 O 7 ) phase, and orthorombiic phase represented by the following [Formula 3]: (orthorhombic; Ni 3 V 2 O 8 ) phase nickel vanadate may be included as an active site.

[화학식 3][Formula 3]

(TM)VXO5+X(X는 1, 2 또는 3; TM은 Mn, Co, Ni 또는 Cu 중 선택되는 하나 이상)(TM) V X O 5+X (X is 1, 2 or 3; TM is one or more selected from Mn, Co, Ni or Cu)

본 발명의 질소산화물 환원용 촉매들은 하기의 [화학식 4] 로 표시되는 트라이클리닉 (triclinic; FeVO4)상 또는 모노클리닉(monoclinic; Fe2V4O13)상의 철 바나듐산염(iron vanadate)를 활성점으로 포함할 수 있다.Catalysts for reducing nitrogen oxides of the present invention activate iron vanadate on triclinic (FeVO 4 ) or monoclinic (Fe 2 V 4 O 13 ) represented by the following [Formula 4] points can be included.

[화학식 4][Formula 4]

FeVO4 또는 Fe2V4O13 FeVO 4 or Fe 2 V 4 O 13

본 발명의 실시예를 따르는 질소산화물 환원용 촉매들은 상기 촉매 표면들의 일부를 인산화기들(H2PO4 -, HPO4 2- 또는 PO4 3-) 중 한 종 이상을 사용하여 기능화된 것을 특징으로 하되, 상술된 결정구조(crystal system)을 훼손하지 않고 기능화된 것을 특징으로 한다. Catalysts for nitrogen oxide reduction according to embodiments of the present invention are characterized in that some of the catalyst surfaces are functionalized using one or more of phosphorylation groups (H 2 PO 4 - , HPO 4 2- or PO 4 3- ). However, it is characterized in that it is functionalized without damaging the above-described crystal structure (crystal system).

본 발명의 실시예들에 의할 시, 상기 인산화기들로 기능화된 활성점은 실질적으로 금속 바나듐산염만으로 구성된다. 예를 들어, 활성점을 구성하는 물질의 90중량% 이상이 금속 바나듐산염으로 구성될 수 있다. 바람직하게는 95중량% 이상, 더욱 바람직하게는 99중량% 이상을 포함하며, 잔부는 제조과정에서 발생될 수 있는 불가피한 물질로 구성될 수 있다. According to embodiments of the present invention, the active site functionalized with the phosphorylation groups is composed of substantially only metal vanadate. For example, 90% by weight or more of the material constituting the active site may be composed of metal vanadate. It preferably contains 95% by weight or more, more preferably 99% by weight or more, and the balance may be composed of unavoidable materials that may be generated in the manufacturing process.

종래 SCR 촉매가 고온 열적 안정성 증대 및 저온과 고온의 성능을 증대시키는 조촉매로서 희토금속 산화물 또는 전이금속 산화물을 포함시킨 경우와 달리, 본 발명의 실시예에서는 금속 바나듐산염을 활성점으로 적용하되, 이들 표면의 일부를 인산화기(H3-APO4 A-; A= 1, 2 또는 3)로 기능화하여, SCR 작동 도중 높은 NOX 전환율과 높은 N2 선택도를 가지는 촉매표면을 구현할 수 있다.Unlike the case where conventional SCR catalysts include rare earth metal oxides or transition metal oxides as cocatalysts that increase thermal stability at high temperatures and performance at low and high temperatures, in the embodiment of the present invention, metal vanadate is applied as an active site, By functionalizing some of these surfaces with phosphorylation groups (H 3-A PO 4 A- ; A = 1, 2 or 3), catalyst surfaces with high NOx conversion and high N 2 selectivity during SCR operation can be realized. .

또한, 본 발명의 금속 바나듐산염 활성점 표면의 일부가 인산화기들로 기능화된 실시예들은 금속 바나듐산염 활성점 표면으로만 이루어진 비교예들 대비 우수한 SCR 촉매 특성을 구현하되, SO2에 의하여 피독되는 현상을 최소화하고, 피독물들(H2O/SO2/AS/ABS)에 대한 우수한 저항성을 나타낼 수 있다.In addition, the examples in which a part of the surface of the metal vanadate active point of the present invention is functionalized with phosphorylation groups have excellent SCR catalytic properties compared to the comparative examples consisting only of the surface of the metal vanadate active point, but are poisoned by SO 2 It can minimize and exhibit excellent resistance to poisons (H 2 O/SO 2 /AS/ABS).

상술한 본 발명의 실시예를 따르는 표면의 일부가 인산화기들로 기능화된 금속 바나듐산염 활성점은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 수열 합성법(hydrothermal synthesis), 용매열합성법(solvothermal synthesis), 볼-밀링법(mechano-chemical method (ball-milling)) 등의 물리적 혼합법, 비템플레이트 또는 템플레이트합성법(non-templated or templated synthesis), 수분함침법 또는 건식함침법(wet or dry impregnation method), 열분해법(thermal decomposition method using metal-V based complex)들 중 하나 이상의 방법으로 제조될 수 있다. The metal vanadate active site in which a part of the surface is functionalized with phosphorylation groups according to the above-described embodiment of the present invention can be prepared by various methods. For example, a physical mixing method such as hydrothermal synthesis, solvothermal synthesis, mechano-chemical method (ball-milling), or non-templated or templated synthesis method. templated synthesis), water impregnation method or dry impregnation method (wet or dry impregnation method), and thermal decomposition method (thermal decomposition method using metal-V based complex).

이러한 바나듐산염 활성점은 후술하는 다공성 담지체 내에 분산될 수 있으며, 직경(최대 지름)이 0.1 nm 내지 500㎛일 수 있다. 이때 상기 금속 바나듐산염은 담지체 100중량부 대비 10-4 내지 50중량부의 조성범위를 가질 수 있다.These vanadate active points may be dispersed in a porous carrier to be described later, and may have a diameter (maximum diameter) of 0.1 nm to 500 μm. In this case, the metal vanadate may have a composition range of 10 -4 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carrier.

상술한 본 발명의 실시예를 따르는 질소산화물 환원용 촉매는 조촉매(promotor, 프로모터)를 더 포함할 수 있다. 질소산화물 환원용 촉매의 활성점(active site)은 배연가스에 포함된 이산화황(SO2)의 흡착을 저지시키거나 이산화황(SO2)의 산화반응에 있어서 낮은 성능을 보일 필요가 있다. 환원제로 적용되는 암모니아(NH3)는 하기의 식 (4) 내지 (6)의 화학 반응식에 의해 삼산화황(SO3)과 반응하여 촉매 표면에 황산암모늄계의 피독물(ammonium sulfate 또는 ammonium bisulfate)을 침전시키하고, 황산암모늄은 300℃ 이하의 저온에서 촉매의 활성점에 비가역적으로 흡착될 수 있다. 촉매 표면에 흡착된 황산암모늄은 질소산화물(NOX)와 환원제인 암모니아의 흡착을 방해하여 촉매의 단위시간당 SCR 활성을 감소시킬 수 있다. 그리고, 이산화황이 산화되어 형성된 삼산화황(SO3)은 배연가스에 포함된 수증기와 결합하여 황산 (H2SO4)를 생성하고 SCR 공정 후단 시스템을 부식시키는 문제점을 야기할 수 있다.The catalyst for nitrogen oxide reduction according to the embodiment of the present invention described above may further include a promoter (promoter). The active site of the catalyst for reducing nitrogen oxides needs to block the adsorption of sulfur dioxide (SO 2 ) contained in flue gas or show low performance in the oxidation reaction of sulfur dioxide (SO 2 ). Ammonia (NH 3 ) applied as a reducing agent reacts with sulfur trioxide (SO 3 ) according to the following chemical equations (4) to (6) to form ammonium sulfate-based poisons (ammonium sulfate or ammonium bisulfate) on the catalyst surface. After precipitating, ammonium sulfate can be irreversibly adsorbed on the active site of the catalyst at a low temperature of 300°C or lower. Ammonium sulfate adsorbed on the catalyst surface can reduce the SCR activity per unit time of the catalyst by interfering with the adsorption of nitrogen oxides (NO X ) and ammonia, a reducing agent. In addition, sulfur trioxide (SO 3 ) formed by oxidation of sulfur dioxide combines with water vapor contained in flue gas to generate sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and may cause a problem of corroding the system at the end of the SCR process.

SO2 + 1/2 O2 → SO3 … (4)SO 2 + 1/2 O 2 → SO 3 . . . (4)

SO3 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO4 … (5)SO 3 + 2NH 3 + H 2 O → (NH 4 ) 2 SO 4 … (5)

SO3 + NH3 + H2O→ (NH4)HSO4 … (6)SO 3 + NH 3 + H 2 O→ (NH 4 )HSO 4 … (6)

상기 프로모터는 SCR 반응 중에 일어날 수 있는 이산화황(SO2)이나 황산암모늄계의 피독물 등에 의한 촉매표면의 피독에 대한 저항성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로모터는 이산화황(SO2)과 촉매의 표면 사이에 결합에너지 (binding energy)를 감소시킬 수 있다. 이로 인해, 저온 SCR 반응 도중에 일어날 수 있는 이산화황(SO2)의 산화반응(반응식 4)을 최소화할 수도 있다. 또한 이산화황과 암모니아가 반응하여 촉매 표면에 흡착되는 암모늄 설페이트(AS, 반응식5) 또는 암모늄 바이설페이트(ABS, 반응식 6)의 양을 최소화하여 촉매 표면이 피독되어 촉매의 단위시간당 SCR 활성이 감소하는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 상기 프로모터는 저온에서 상술 AS 및 ABS를 분해시킬 수 있는 촉매표면의 구성 요소로써 첨가될 수 있다.The promoter may play a role of improving resistance to poisoning of the catalyst surface by poisoning substances such as sulfur dioxide (SO 2 ) or ammonium sulfate, which may occur during the SCR reaction. For example, the promoter can reduce the binding energy between sulfur dioxide (SO 2 ) and the surface of the catalyst. Due to this, it is also possible to minimize the oxidation reaction of sulfur dioxide (SO 2 ) (reaction formula 4) that may occur during the low-temperature SCR reaction. In addition, sulfur dioxide and ammonia react to minimize the amount of ammonium sulfate (AS, Reaction Formula 5) or ammonium bisulfate (ABS, Reaction Formula 6) adsorbed on the catalyst surface, thereby poisoning the catalyst surface and reducing the SCR activity per unit time of the catalyst. can prevent In addition, the promoter may be added as a component of the catalyst surface capable of decomposing the above-described AS and ABS at low temperatures.

상기 프로모터는 15족 또는 16족 원소의 산화물(oxide)을 포함한다. 상기 15족 또는 16족 원소는 질소(N), 인(P), 황(S), 비소(As), 셀레늄(Se), 안티모니(Sb), 텔루륨(Te), 비스무트(Bi), 폴로늄(Po), 모스코비움(Mc) 및 리버모륨(Lv)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 그 조합일 수 있다. 담지체 100중량부 대비 프로모터는 10-5 내지 50중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 5 이하의 중량부를 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3의 중량부를 포함할 수 있다. The promoter includes an oxide of a group 15 or group 16 element. The Group 15 or Group 16 elements include nitrogen (N), phosphorus (P), sulfur (S), arsenic (As), selenium (Se), antimony (Sb), tellurium (Te), bismuth (Bi), It may be at least one or a combination thereof selected from the group consisting of polonium (Po), moscobium (Mc), and livermorium (Lv). The promoter may include 10 -5 to 50 parts by weight, preferably 5 parts by weight or less, and more preferably 0.5 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the carrier.

담지체는 금속 바나듐산염과 프로모터를 분산시켜 담지하는 역할을 수행한다. 촉매의 활성점은 질소산화물(NOX)의 원활한 흡착 및 전환을 위하여, 큰 산화환원 특성을 가져야 한다. 이때, 바나듐산염을 적절한 담지체에 담지하여 촉매를 제조할 경우, 담지체에 존재하는 반응성이 큰 산소(O2)종을 활성점에 원활하게 공급할 수 있다. 즉, 촉매의 산화환원 특성을 향상시킬 수 있다. 이와 동시에 바나듐산염을 담지체에 고분산시킨 형태로 제조할 경우, 촉매 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기의 환경을 제공할 수 있는 특성을 가진 담지체를 포함하여 질소산화물 환원용 촉매를 제조할 수 있다.The supporter serves to disperse and support the metal vanadate and the promoter. The active site of the catalyst must have high redox characteristics for smooth adsorption and conversion of nitrogen oxides (NO X ). At this time, when the catalyst is prepared by supporting the vanadate on an appropriate support, highly reactive oxygen (O 2 ) species present in the support can be smoothly supplied to the active point. That is, the oxidation-reduction characteristics of the catalyst can be improved. At the same time, when the vanadate is prepared in a highly dispersed form in the support, the catalyst efficiency can be further improved. Therefore, it is possible to prepare a catalyst for reducing nitrogen oxides, including a carrier having characteristics capable of providing the above environment.

상기 담지체는 탄소(C) 또는 금속산화물을 포함할 수 있다. 상기 금속산화물은 Al2O3, MgO, ZrO2, CeO2, TiO2 및 SiO2 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. The carrier may include carbon (C) or a metal oxide. The metal oxide may be any one selected from Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , CeO 2 , TiO 2 and SiO 2 .

본 발명의 일 실시예를 따르는 질소산화물 환원용 촉매는 넓은 표면적의 특성을 가지는 모폴로지(morphology)로 구성될 수 있다. 표면적이 넓을수록 반응물인 질소산화물 또는 암모니아의 흡착이 빨라지고, 반응속도가 증가하여 질소산화물(NOX) 환원 효율이 증가할 수 있다. 이러한 넓은 표면적을 확보하기 위하여 상기 촉매는 다공성 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 담지체를 분말소재를 하소처리하여 응집시킨 응집체로 구성함으로써 표면적이 넓은 다공성 구조를 구현할 수 있다. A catalyst for nitrogen oxide reduction according to an embodiment of the present invention may be composed of a morphology having a large surface area. The wider the surface area, the faster the adsorption of nitrogen oxide or ammonia, which is a reactant, and the higher the reaction rate, thereby increasing the efficiency of nitrogen oxide (NO X ) reduction. In order to secure such a large surface area, the catalyst may have a porous structure. For example, a porous structure with a large surface area can be implemented by configuring the carrier as an agglomerate obtained by calcining a powder material.

본 발명의 실시예를 따르는 질소산화물 환원용 촉매는 그 표면을 인산화 처리하여 기능화할 수 있다. 본 발명에 따른 인산화 처리는 촉매의 H3-APO4 A-(A= 1, 2 또는 3)에 의한 기능화를 의미한다. 본 명세서에서 "기능화"란, 촉매의 활성점 수를 증가시키거나 반응물과 촉매의 흡착 등과 같은 특성을 개선하여 촉매의 성능을 향상시키는 과정을 의미할 수 있다. 일 예로, 본 발명의 질소산화물 환원용 촉매를 인산화 처리하여, H3-APO4 A-에 의해 기능화 할 경우, 질소산화물의 흡착 및 전환에 유리한 촉매 표면을 구현할 수 있고, 새로운 활성점을 형성할 수도 있다. The catalyst for nitrogen oxide reduction according to an embodiment of the present invention may be functionalized by phosphorylating its surface. Phosphorylation treatment according to the present invention means functionalization of the catalyst with H 3-A PO 4 A- (A=1, 2 or 3). In the present specification, “functionalization” may refer to a process of improving catalyst performance by increasing the number of active sites of the catalyst or improving properties such as adsorption of reactants and catalysts. For example, when the catalyst for nitrogen oxide reduction according to the present invention is phosphorylated and functionalized with H 3-A PO 4 A- , a catalyst surface that is advantageous for adsorption and conversion of nitrogen oxides can be realized, and new active sites are formed. You may.

촉매 표면을 인산화 처리하여 H3-APO4 A-에 의한 기능화를 통하여 표면에서 금속종들과 결합된 H3-APO4 A- 종들에 내재된 브뢴스테드 산점(Brφnsted acid site)의 특성을 조절할 수 있다. 구체적으로, 촉매표면에 존재하는 H3-APO4 A- 종들 중, H2PO4 -는 HPO4 2- 및 PO4 3- 대비 환원제인 암모니아(NH3)를 흡착할 수 있는 보다 많은 양의 브뢴스테드 산점(Brφnsted acid site)을 제공할 수 있다. 상기 H2PO4 -, HPO4 2- 및 PO4 3-의 촉매 표면에서의 분포에 따라, 촉매의 SCR 반응성능이 좌우될 수 있다. Characteristics of Brφnsted acid sites inherent in H 3-A PO 4 A- species bound to metal species on the surface through phosphorylation treatment of the catalyst surface and functionalization by H 3 -A PO 4 A- can be adjusted. Specifically, among the H 3-A PO 4 A- species present on the catalyst surface, H 2 PO 4 - has a greater amount of adsorbing ammonia (NH 3 ), a reducing agent, compared to HPO 4 2- and PO 4 3- can provide a Brφnsted acid site of The SCR reaction performance of the catalyst may be influenced by the distribution of the H 2 PO 4 - , HPO 4 2- and PO 4 3- on the catalyst surface.

이때, 본 발명의 인산화 처리는 PH3 및 O2를 포함하는 반응기체에 의해 수행될 수 있다. 그리고, 반응기체는 PH3 및 O2의 농도는 10ppm 내지 105ppm의 범위를 가지고, 유속(flow rate)은 10-5mL min-1 내지 105mL min-1, 압력은 10-5bar 내지 105bar의 범위를 가질 수 있다. 그리고, 인산화 처리는 100℃ 내지 800℃의 온도범위에서 0.1시간 내지 24시간동안 수행될 수 있다.At this time, the phosphorylation treatment of the present invention may be performed by a reactive gas containing PH 3 and O 2 . And, the reactive gas has a concentration of PH 3 and O 2 in the range of 10 ppm to 10 5 ppm, a flow rate of 10 -5 mL min -1 to 10 5 mL min -1 , and a pressure of 10 -5 bar to 10 5 bar. And, the phosphorylation treatment may be performed for 0.1 hour to 24 hours at a temperature range of 100 ℃ to 800 ℃.

또한 본 발명의 일 실시예에 의한 인산화 처리는 인산(phosphoric acid, H3PO4), 인산 암모늄(ammonium phosphate,(NH4)3PO4)), 인산이암모늄(ammonium phosphate bibasic, (NH4)2HPO4), ammonium dihydrogen phosphate(NH4H2PO4), 디메틸 포스파이트((CH3O)2HPO), 디에틸 포스파이트((C2H5O)2HPO), 트리메틸 포스파이트((CH3O)3P), 트리에틸 포스파이트(triethyl phosphite, (C2H5O)3P) 트리아이소프로필 포스파이트(triisopropyl phosphite, (C3H7)3P), 트리페닐 포스파이트(triphenyl phosphite,(C6H5O)3P) 등의 phosphoric acid, 유기 인산염(organic phosphate) 또는 유기 아인산염(organic phosphite) 등의 인 전구체를 포함하는 합성용매와 촉매를 교반·건조 후, 처리 가스를 소정의 유속/압력/온도 하에서 촉매의 표면으로 특정한 시간 동안 흘려줌으로써 수행할 수 있다.In addition, the phosphorylation treatment according to an embodiment of the present invention is phosphoric acid (phosphoric acid, H 3 PO 4 ), ammonium phosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 ), ammonium phosphate bibasic, (NH 4 ) 2 HPO 4 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), dimethyl phosphite ((CH 3 O) 2 HPO), diethyl phosphite ((C 2 H 5 O) 2 HPO), trimethyl phosphite ((CH 3 O) 3 P), triethyl phosphite (C 2 H 5 O) 3 P), triisopropyl phosphite (C 3 H 7 ) 3 P), triphenyl phosphite Phosphoric acid such as triphenyl phosphite ((C 6 H 5 O) 3 P), organic phosphate, organic phosphite, etc., and a synthetic solvent containing a phosphorus precursor and catalyst are stirred and dried. , it can be carried out by flowing the processing gas to the surface of the catalyst at a predetermined flow rate/pressure/temperature for a specific period of time.

그리고 합성 용매에 포함된 인 전구체의 농도는 10-5mol L-1 내지 1mol L-1의 범위를 가지되, 0.1시간 내지 24시간동안 교반될 수 있고, 처리 가스의 O2의 농도는 10-5vol% 내지50vol%의 범위를 가질 수 있다. 그리고, 인산화 처리는 100℃ 내지 800℃의 온도범위에서 0.1시간 내지 24시간동안 수행될 수 있다And the concentration of the phosphorus precursor contained in the synthesis solvent is in the range of 10 -5 mol L -1 to 1 mol L -1 , but may be stirred for 0.1 hour to 24 hours, and the concentration of O 2 in the treatment gas is 10 - It may range from 5 vol% to 50 vol%. And, the phosphorylation treatment may be performed for 0.1 hour to 24 hours at a temperature range of 100 ℃ to 800 ℃.

촉매의 인산화 처리하기 위한 조건이 전술한 범위 미만인 경우, 촉매의 H3-APO4 A- 기능화 효과가 부족할 수 있다. 또한, 전술한 범위 초과인 경우, 담지체 표면의 과도한 기능화에 의한 SCR 반응 도중 촉매표면의 산화환원 특성을 증대시키거나 하기의 식(3)의 빠른(fast) SCR 반응을 위한 NO2의 생성 효율을 향상시키는 산소종(Oα)들이 소멸될 수 있다. 따라서, 촉매의 인산화 처리는 상술한 조건의 범위 내에서 수행될 수 있다.When the conditions for phosphorylating the catalyst are less than the above range, the H 3 -A PO 4 A- functionalization effect of the catalyst may be insufficient. In addition, when the above range is exceeded, the oxidation-reduction characteristics of the catalyst surface are increased during the SCR reaction by excessive functionalization of the surface of the support or NO 2 production efficiency for fast SCR reaction of Equation (3) below Oxygen species (O α ) that enhance the can be extinguished. Therefore, the phosphorylation treatment of the catalyst can be carried out within the range of the conditions described above.

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O … (3)NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O . (3)

인산화 처리되어 변형된 촉매 표면은 브뢴스테드 산점(Bronsted acid site)의 특성을 가지는 H3-APO4 A- (A= 1, 2 또는 3) 기능화기들을 포함하는데, 이들은 환원제인 암모니아(NH3)와 반응하여 H3-APO4 A―…NH3 종들을 추가적으로 형성한다. 즉, 본 발명에 따른 인산화 처리되어 기능화된 촉매는 비기능화된 촉매 대비 브뢴스테드 산점(Bronsted acid site)의 개수를 증가시킬 수 있다. 또한, H3-APO4 A-을 이용한 기능화에 의하여 변형된 촉매는 '금속-H3-APO4 A-'종들을 추가적으로 형성하여 비기능화된 촉매 대비, 산화/환원 특성을 증대시킬 수 있다. 또한, '금속-H3-APO4 A-'종들은 상기의 식 (3)의 빠른(fast) SCR 반응을 위한 NO2의 생성 효율을 향상시킬 수 있다.The catalyst surface modified by phosphorylation includes H 3-A PO 4 A- (A = 1, 2 or 3) functional groups having the characteristics of a Bronsted acid site, which are ammonia (NH 3 ) to react with H 3-A PO 4 A— … NH 3 form additional species. That is, the functionalized catalyst by phosphorylation treatment according to the present invention can increase the number of Bronsted acid sites compared to the non-functionalized catalyst. In addition, the catalyst modified by functionalization using H 3 -A PO 4 A- can increase the oxidation/reduction characteristics compared to the non-functionalized catalyst by additionally forming 'metal-H 3-A PO 4 A- ' species. have. In addition, the 'metal-H 3 -A PO 4 A- ' species can improve the production efficiency of NO 2 for the fast SCR reaction of Equation (3).

즉, H3-APO4 A-(A= 1, 2 또는 3) 기능화(인산화) 조건에 따라 산점의 개수가 조절되거나, 반응물들(NOX 및 NH3)/피독제들(AS 및 ABS)과의 결합 세기가 조절될 수 있다. 반면, SCR 반응에 우호적인 금속 바나듐산염 활성점들의 구조/종류를 변화시킬 경우, 1)NOX 턴오버 사이클(turnover cycle) 효율 및 빠른 SCR 반응에 바람직한 NO 산화(oxidation) 효율의 증진을 위한 브뢴스테드 산점들의 갯수/세기가 변화될 수 있고, 2)다수의 배위결합으로 불포화된 루이스 산점들의 갯수/세기가 변화될 수 있다.That is, H 3-A PO 4 A- (A = 1, 2 or 3) Depending on functionalization (phosphorylation) conditions, the number of acid sites is adjusted, or reactants (NO X and NH 3 )/poisoning agents (AS and ABS) ) and the binding strength can be adjusted. On the other hand, when the structure/type of metal vanadate active sites favorable to the SCR reaction is changed, 1) a catalyst for improving the NO X turnover cycle efficiency and the NO oxidation efficiency desirable for the fast SCR reaction The number/strength of Roensted acid sites can be varied, and 2) the number/strength of Lewis acid sites unsaturated with multiple coordinating bonds can be varied.

이하에서는 본 발명의 실시예를 따르는 질소산화물 환원용 촉매의 제조방법에 대해서 기술한다. Hereinafter, a method for preparing a catalyst for nitrogen oxide reduction according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 바나듐 전구체 용액 및 희토금속(또는 전이금속) 전구체 용액을 제조한 후 이를 혼합한 혼합용액을 제조한다. 혼합용액을 충분히 교반한 후, 수열합성 처리하거나 탈수처리하여 고형물을 수득 후 하소처리하여 금속 바나듐산염이 분산된 질소산화물 환원용 촉매를 제조할 수 있다.First, a vanadium precursor solution and a rare earth metal (or transition metal) precursor solution are prepared, and then a mixed solution is prepared by mixing them. After sufficiently stirring the mixed solution, hydrothermal synthesis or dehydration is performed to obtain a solid, followed by calcination to prepare a catalyst for reducing nitrogen oxides in which metal vanadate is dispersed.

이 때, 바나듐 이온(V5+)와 배위결합할 수 있는 화합물(oxalic acid 또는 ethylenediaminetetraacetic acid)의 종류를 다변화하거나, 혼합용액의 pH를 조절하여 다양한 결정상을 가지는 금속 바나듐산염 활성점을 지지체에 분산시킬 수 있다. At this time, the type of compound (oxalic acid or ethylenediaminetetraacetic acid) capable of coordinating with vanadium ion (V 5+ ) is diversified, or the pH of the mixed solution is adjusted to disperse active points of metal vanadate having various crystal phases on the support. can make it

상술한 제조방법에서, 혼합용액에 추가되는 담지체를 15족 또는 16족 원소가 혼입된 것으로 사용함으로써 촉매 내에 조촉매(promoter)를 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 담지체를 구성하는 물질의 분말과 15족 또는 16족 원소의 화합물이 용해된 용액을 혼합한 후 교반·탈수처리를 거쳐 하소함으로서 프로모터가 혼합된 담지체를 제조할 수 있다. In the above-described preparation method, a promoter may be formed in the catalyst by using a support added to the mixed solution as a group 15 or group 16 element incorporated therein. For example, a carrier mixed with a promoter can be prepared by mixing powder of a material constituting the carrier with a solution in which a compound of a group 15 or group 16 element is dissolved, followed by stirring and dehydration and calcining.

촉매가 제조된 후 촉매 특성을 향상시키기 위한 H3-APO4 A- 기능화 단계가 추가될 수 있다. H3-APO4 A- 기능화를 위해서는 PH3 및 O2를 포함하는 처리 가스를 소정의 유속/압력/온도 하에서 촉매의 표면으로 특정한 시간 동안 투입·노출시킴으로서 수행할 수 있다. 하기 표 1에는 H3-APO4 A- 기능화를 위한 조건의 범위가 도시되어 있다.After the catalyst is prepared, a H 3 -A PO 4 A- functionalization step may be added to improve the catalyst properties. The H 3-A PO 4 A- functionalization can be performed by introducing/exposing a process gas containing PH 3 and O 2 to the surface of the catalyst at a predetermined flow rate/pressure/temperature for a specific time. Table 1 below shows a range of conditions for H 3 -A PO 4 A- functionalization.

PH3 함량
(ppm)
PH 3 content
(ppm)
O2 함량
(vol%)
O 2 content
(vol%)
노출시간
(h)
exposure time
(h)
처리온도
(℃)
processing temperature
(℃)
10~105 10 to 10 5 10-5~9010 -5 to 90 0.1~240.1 to 24 200~800200 to 800

PH3 및 O2를 포함하는 처리 가스를 촉매의 표면으로 투입·노출시킴에 있어서, H3-APO4 A- 기능화 조건이 200℃의 온도, 0.1시간, 10ppm의 PH3, 또는 10-5vol%의 산소(O2) 미만인 경우, 촉매표면의 H3-APO4 A- 기능화 효과가 미미할 수 있다. 반면, 800℃의 온도 또는 24시간, 105ppm의 PH3, 또는 90vol%의 산소(O2) 초과인 경우, 담지체의 표면이 과도하게 H3-APO4 A-로 기능화되어 SCR 반응의 활성을 증가시키는 산소(Oα)종이 소멸될 수 있다. 따라서, 촉매 표면의 H3-APO4 A- 기능화는 상술 조건들의 사이에서 수행될 수 있다.In introducing and exposing the treatment gas containing PH 3 and O 2 to the surface of the catalyst, the H 3 -A PO 4 A- functionalization conditions are 200°C temperature, 0.1 hour, 10 ppm PH 3 , or 10 -5 In the case of less than vol% of oxygen (O 2 ), the effect of H 3-A PO 4 A- functionalization on the catalyst surface may be insignificant. On the other hand, when the temperature of 800 ℃ or 24 hours, 10 5 ppm of PH 3 , or 90 vol% of oxygen (O 2 ) exceeds, the surface of the carrier is excessively functionalized with H 3-A PO 4 A- , resulting in an SCR reaction. Oxygen (O α ) species that increase the activity of may be extinguished. Thus, H 3-A PO 4 A- functionalization of the catalyst surface can be carried out between the above conditions.

또한, H3-APO4 A- 기능화를 위해서는 인산(phosphoric acid, H3PO4), 인산이암모늄(ammonium phosphate, (NH4)3PO4), 인산이암모늄(ammonium phosphate bibasic, (NH4)2HPO4), ammonium dihydrogen phosphate(NH4H2PO4), 디메틸 포스파이트(dimethyl phosphite, (CH3O)2HPO), 디에틸 포스파이트(diethyl phosphite, (C2H5O)2HPO), 트리메틸 포스파이트(trimethyl phosphite, (CH3O)3P), 트리에틸 포스파이트(triethyl phosphite, (C2H5O)3P), 트리아이소프로필 포스파이트(triisopropyl phosphite, (C3H7)3P), 트리페닐 포스파이트(triphenyl phosphite, (C6H5O)3P) 등의 인산(phosphoric acid), 유기 인산염(organic phosphate) 또는 유기 아인산염(organic phosphite) 등의 인 전구체를 포함하는 합성용매와 촉매를 교반·건조 후, 처리 가스를 소정의 유속/압력/온도 하에서 촉매의 표면으로 특정한 시간 동안 투입·노출시킴으로써 수행할 수 있다. 하기 표 2에는 H3-APO4 A- 기능화를 위한 조건의 범위가 도시되어 있다.In addition, for H 3-A PO 4 A- functionalization, phosphoric acid (H 3 PO 4 ), ammonium phosphate (NH 4 ) 3 PO 4 ), ammonium phosphate bibasic (NH 4 ) 4 ) 2 HPO 4 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), dimethyl phosphite ((CH 3 O) 2 HPO), diethyl phosphite (C 2 H 5 O) 2 HPO), trimethyl phosphite (CH 3 O) 3 P), triethyl phosphite (C 2 H 5 O) 3 P), triisopropyl phosphite, (C 3 H 7 ) 3 P), phosphoric acid such as triphenyl phosphite (C 6 H 5 O) 3 P), organic phosphate or organic phosphite, etc. It can be carried out by stirring and drying the synthetic solvent containing the phosphorus precursor and the catalyst, and then injecting and exposing the processing gas to the surface of the catalyst at a predetermined flow rate/pressure/temperature for a specific time. Table 2 below shows a range of conditions for H 3 -A PO 4 A- functionalization.

인 전구체 농도
(mol L-1)
phosphorus precursor concentration
(mol L -1 )
교반시간
(h)
stirring time
(h)
O2 함량
(vol%)
O 2 content
(vol %)
노출시간
(h)
exposure time
(h)
처리온도
(℃)
processing temperature
(℃)
10-5~110 -5 to 1 0.1~240.1 to 24 10-5~5010 -5 to 50 0.1~240.1 to 24 100~800100 to 800

인 전구체를 포함하는 합성용매와 촉매를 교반·건조 후, 처리 가스를 투입·노출시킴에 있어서, H3-APO4 A- 기능화 조건이 10-5mol L-1의 인 전구체, 0.1h 교반시간, 10-5vol%의 산소(O2), 0.1h 노출시간, 100℃의 온도 미만인 경우, 촉매표면의 H3-APO4 A- 기능화 효과가 미미할 수 있다. 반면, 1mol L-1의 인 전구체, 24h 교반시간, 50vol%의 산소(O2), 24h 노출시간, 800℃의 온도 초과인 경우, 담지체의 표면이 과도하게 H3-APO4 A-로 기능화되어 SCR 반응의 활성을 증가시키는 산소(Oα)종이 소멸될 수 있다. 따라서, 촉매 표면의 H3-APO4 A- 기능화는 상술 조건들의 사이에서 수행될 수 있다.After stirring and drying the synthetic solvent containing the phosphorus precursor and the catalyst, injecting and exposing the processing gas, the H 3-A PO 4 A- functionalization condition is 10 -5 mol L -1 of the phosphorus precursor, stirring for 0.1h time, 10 -5 vol% of oxygen (O 2 ), 0.1 h exposure time, and less than 100 °C temperature, the effect of H 3 -A PO 4 A- functionalization on the catalyst surface may be insignificant. On the other hand, 1 mol L -1 of the phosphorus precursor, 24h stirring time, 50vol% of oxygen (O 2 ), 24h exposure time, when the temperature exceeds 800 ℃, the surface of the support is excessively H 3-A PO 4 A- Oxygen (O α ) species that are functionalized to increase the activity of the SCR reaction can be eliminated. Thus, H 3-A PO 4 A- functionalization of the catalyst surface can be carried out between the above conditions.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예들을 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 실시예들이 아래의 실시예들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments for better understanding of the present invention will be described. However, the following examples are only for helping understanding of the present invention, and the embodiments of the present invention are not limited to only the following examples.

비교예 1-6: Ce, Nd, Sm, Gd, Tb 및 Er 촉매들의 제조Comparative Example 1-6: Preparation of Ce, Nd, Sm, Gd, Tb and Er Catalysts

3.93mmol의 NH4VO3가 용해된 140mL의 증류수에 3.93mmol의 희토금속 전구체(Ce(NO3)3·6H2O for Ce; Nd(NO3)3·6H2O) for Nd; Sm(NO3)3·6H2O for Sm; Gd(NO3)3·6H2O for Gd; Tb(NO3)3·5H2O for Tb; Er(NO3)3·5H2O for Er)가 용해된 60mL의 증류수를 넣고 교반시킨다. 이후 상기 혼합용액에 아나타제(anatase) TiO2 분말(지지체; 9.25 g for Ce; 9.23 g for Nd; 9.21 g for Sm; 9.18 g for Gd; 9.18 g for Tb; 9.14 g for Er)을 첨가하고, pH를 8로 유지시킨 상태에서 상온에서 4시간 교반한다. 제조된 혼합용액을 탈수하고 건조시킨다. 최종적으로 건조된 합성 중간물질을 500℃에서 5시간 동안 하소(calcination)처리한다. 상기의 조건에 따라 촉매를 제조하였고, 이를 각각 Ce(비교예 1), Nd(비교예 2), Sm(비교예 3), Gd(비교예 4), Tb(비교예 5) 및 Er(비교예 6) 로 명명한다. 3.93 mmol of rare earth metal precursor (Ce ( NO 3 ) 3 6H 2 O for Ce; Nd (NO 3 ) 3 6H 2 O ) for Nd; Sm(NO 3 ) 3 6H 2 O for Sm; Gd(NO 3 ) 3 6H 2 O for Gd; Tb(NO 3 ) 3 5H 2 O for Tb; 60mL of distilled water in which Er(NO 3 ) 3 .5H 2 O for Er) was dissolved was added and stirred. Then, anatase TiO 2 powder (support; 9.25 g for Ce; 9.23 g for Nd; 9.21 g for Sm; 9.18 g for Gd; 9.18 g for Tb; 9.14 g for Er) was added to the mixed solution, and the pH While maintaining at 8, stir at room temperature for 4 hours. The prepared mixed solution is dehydrated and dried. Finally, the dried synthetic intermediate is calcined at 500° C. for 5 hours. Catalysts were prepared according to the above conditions, and they were respectively Ce (Comparative Example 1), Nd (Comparative Example 2), Sm (Comparative Example 3), Gd (Comparative Example 4), Tb (Comparative Example 5) and Er (Comparative Example). Example 6).

실시예 1-6: Ce-P, Nd-P, Sm-P, Gd-P, Tb-P 및 Er-P 촉매들의 제조Example 1-6: Preparation of Ce-P, Nd-P, Sm-P, Gd-P, Tb-P and Er-P catalysts

비교예 1 내지 비교예 6의 촉매 3g을 2.25mmol의 (NH4)2HPO4가 용해된 250mL의 증류수에 첨가하고, 상온에서 18시간 교반한다. 제조된 혼합용액을 탈수·건조 후, 500℃에서 1시간 동안 하소(calcination)처리한다. 상기의 조건에 따라 촉매를 제조하였고, 이를 각각 Ce-P(실시예 1), Nd-P(실시예 2), Sm-P(실시예 3), Gd-P(실시예 4), Tb-P(실시예 5) 및 Er-P(실시예 6) 로 명명한다. 3 g of the catalysts of Comparative Examples 1 to 6 were added to 250 mL of distilled water in which 2.25 mmol of (NH 4 ) 2 HPO 4 was dissolved, and stirred at room temperature for 18 hours. After dehydrating and drying the prepared mixed solution, calcination is performed at 500° C. for 1 hour. Catalysts were prepared according to the above conditions, and these were respectively Ce-P (Example 1), Nd-P (Example 2), Sm-P (Example 3), Gd-P (Example 4), Tb- They were named P (Example 5) and Er-P (Example 6).

비교예 7-9: NiComparative Example 7-9: Ni 1One , Ni, Ni 22 및 Ni and Ni 33 촉매들의 제조 Preparation of Catalysts

1.96mmol의 NH4VO3가 용해된 140mL의 증류수에 니켈 전구체(Ni(NO3)2·6H2O of 0.98mmol for Ni1; 1.96mmol for Ni2; 2.94mmol for Ni3) 가 용해된 60mL의 증류수를 넣고 교반시킨다. 이후 상기 혼합용액에 아나타제(anatase) TiO2 분말(지지체; 4.84g for Ni1; 4.78g for Ni2; 4.73g for Ni3)을 첨가하고, 상온에서 4시간 교반한다. 제조된 혼합용액을 탈수하고 건조시킨다. 최종적으로 건조된 합성 중간물질을 500℃에서 5시간 동안 하소(calcination)처리한다. 상기의 조건에 따라 촉매를 제조하였고, 이를 각각 Ni1(비교예 7), Ni2(비교예 8) 및 Ni3(비교예 9)로 명명한다. 60 mL of nickel precursor (Ni(NO 3 ) 2 6H 2 O of 0.98 mmol for Ni 1 ; 1.96 mmol for Ni 2 ; 2.94 mmol for Ni 3 ) dissolved in 140 mL of distilled water in which 1.96 mmol of NH 4 VO 3 was dissolved. of distilled water was added and stirred. Then, anatase TiO 2 powder (support; 4.84g for Ni 1 ; 4.78g for Ni 2 ; 4.73g for Ni 3 ) was added to the mixed solution, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The prepared mixed solution is dehydrated and dried. Finally, the dried synthetic intermediate is calcined at 500° C. for 5 hours. Catalysts were prepared according to the above conditions, and were named as Ni 1 (Comparative Example 7), Ni 2 (Comparative Example 8) and Ni 3 (Comparative Example 9), respectively.

실시예 7-9: NiExamples 7-9: Ni 1One -P, Ni-P, Ni 22 -P 및 Ni-P and Ni 33 -P 촉매들의 제조Preparation of -P catalysts

비교예 1 내지 비교예 6의 촉매 3g을 0.44mmol의 (NH4)2HPO4 가 용해된 200mL의 증류수에 첨가하고, 상온에서 18시간 교반한다. 제조된 혼합용액을 탈수·건조 후, 500℃에서 1시간 동안 하소(calcination)처리한다. 상기의 조건에 따라 촉매를 제조하였고, 이를 각각 Ni1-P(실시예 7), Ni2-P(실시예 8) 및 Ni3-P(실시예 9) 로 명명한다. 3 g of the catalysts of Comparative Examples 1 to 6 were added to 200 mL of distilled water in which 0.44 mmol of (NH 4 ) 2 HPO 4 was dissolved, and stirred at room temperature for 18 hours. After dehydrating and drying the prepared mixed solution, calcination is performed at 500° C. for 1 hour. Catalysts were prepared according to the above conditions, and were named as Ni 1 -P (Example 7), Ni 2 -P (Example 8) and Ni 3 -P (Example 9), respectively.

비교예 10: NiComparative Example 10: Ni 1One -Sb 촉매의 제조-Preparation of Sb catalyst

12.32mmol의 Sb(CH3COO)3가 용해된 아세트산 용액(acetic acid) 100mL를 48.5g의 TiO2가 첨가된 250ml 증류수에 첨가하고, 이를 교반·탈수 후, 500℃에서 5시간 동안 하소(calcination)처리하여, 3wt%의 Sb가 혼입된 TiO2 담지체(Sb/TiO2)를 준비한다. Sb/TiO2를 사용하되, 상기 비교예 7와 동일한 조건으로 촉매를 제조 후 이를 비교예 10의 Ni1-Sb로 명명한다.100mL of an acetic acid solution (acetic acid) in which 12.32mmol of Sb(CH 3 COO) 3 was dissolved was added to 250ml of distilled water to which 48.5g of TiO 2 was added, and after stirring and dehydration, it was calcined at 500°C for 5 hours. ) treatment to prepare a TiO 2 carrier (Sb/TiO 2 ) incorporating 3 wt% of Sb. Sb/TiO 2 was used, but after preparing a catalyst under the same conditions as in Comparative Example 7, it was named Ni 1 -Sb of Comparative Example 10.

실시예 10: NiExample 10: Ni 1One -Sb-P 촉매의 제조-Preparation of Sb-P catalyst

비교예 10의 촉매 3g을 0.44mmol의 (NH4)2HPO4 가 용해된 200mL의 증류수에 첨가하고, 상온에서 18시간 교반한다. 제조된 혼합용액을 탈수·건조 후, 500℃에서 1시간 동안 하소(calcination)처리한다. 상기의 조건에 따라 실시예 10의 촉매를 제조하였고, 이를 Ni1-Sb-P 로 명명한다. 3 g of the catalyst of Comparative Example 10 was added to 200 mL of distilled water in which 0.44 mmol of (NH 4 ) 2 HPO 4 was dissolved, and stirred at room temperature for 18 hours. After dehydrating and drying the prepared mixed solution, calcination is performed at 500° C. for 1 hour. The catalyst of Example 10 was prepared according to the above conditions, and it was named Ni 1 -Sb-P.

실험예 1: 촉매들의 특성 분석Experimental Example 1: Characterization of Catalysts

상기 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 촉매들의 표면 형상(morphology)을 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM) 및 고분해능 투과전자현미경(high resolution transmission electron microscopy, HRTEM)을 이용하여 분석하였고, 그 결과를 각각 도 1 및 도 2에 도시하였다. The surface morphology of the catalysts prepared in Examples 1 to 6 was analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), and The results are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 제조된 촉매들은 각각 수백 나노미터 내지 수백 마이크로미터의 입자크기(최대 직경)를 가지는 TiO2 군집체(TiO2 agglomerate)가 다공성의 담지체를 구성하는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIGS. 1 and 2, it can be confirmed that the prepared catalysts constitute a porous carrier of TiO 2 agglomerate having a particle size (maximum diameter) of several hundred nanometers to several hundred micrometers, respectively. there was.

상기 실시예 1 내지 실시예 6에 해당되는 촉매들의 다공성 정도를 확인하기 위하여 질소기체의 물리흡착(N2 physisorption) 실험을 수행하여 BET 표면적 및 BJH 기공부피를 측정하였다. 또한 실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 촉매들의 성분을 X-ray fluorescence(XRF)를 사용하여 분석하였다. 표 3에는 측정 결과가 나타나 있다.In order to confirm the degree of porosity of the catalysts corresponding to Examples 1 to 6, N 2 physisorption experiments were performed to measure the BET surface area and BJH pore volume. In addition, components of the catalysts prepared in Examples 1 to 6 were analyzed using X-ray fluorescence (XRF). Table 3 shows the measurement results.

BET 표면적BET surface area BJH 기공부피BJH pore volume V 함량(wt.%)V content (wt.%) RM/V (몰비)RM/V (molar ratio) P/(RM+V)
(몰비)
P/(RM+V)
(molar ratio)
실시예 1Example 1 68.8m2 g-1 68.8 m 2 g -1 0.3cm3 g-1 0.3 cm 3 g -1 1.9 (± 0.1)1.9 (± 0.1) 1.0 (± 0.1)1.0 (± 0.1) 0.5 (± 0.1)0.5 (± 0.1) 실시예 2Example 2 72.1m2 g-1 72.1 m 2 g -1 0.2cm3 g-1 0.2 cm 3 g -1 2.0 (± 0.1)2.0 (± 0.1) 1.0 (± 0.2)1.0 (± 0.2) 0.5 (± 0.1)0.5 (± 0.1) 실시예 3Example 3 73.7m2 g-1 73.7 m 2 g -1 0.3cm3 g-1 0.3 cm 3 g -1 2.0 (± 0.1)2.0 (± 0.1) 1.0 (± 0.1)1.0 (± 0.1) 0.5 (± 0.1)0.5 (± 0.1) 실시예 4Example 4 70.7m2 g-1 70.7 m 2 g -1 0.3cm3 g-1 0.3 cm 3 g -1 2.0 (± 0.1)2.0 (± 0.1) 1.0 (± 0.1)1.0 (± 0.1) 0.5 (± 0.1)0.5 (± 0.1) 실시예 5Example 5 66.2m2 g-1 66.2 m 2 g -1 0.3cm3 g-1 0.3 cm 3 g -1 2.0 (± 0.1)2.0 (± 0.1) 1.0 (± 0.1)1.0 (± 0.1) 0.5 (± 0.1)0.5 (± 0.1) 실시예 6Example 6 68.2m2 g-1 68.2 m 2 g -1 0.3cm3 g-1 0.3 cm 3 g -1 2.0 (± 0.1)2.0 (± 0.1) 1.0 (± 0.1)1.0 (± 0.1) 0.6 (± 0.1)0.6 (± 0.1)

BET 표면적 및 BJH 기공부피 결과로부터 제조된 실시예 1 내지 실시예 6의 촉매들은 다공성 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 또한 촉매들의 V 함량은 촉매 전체 중량 대비 2wt%로 거의 동일하였다.From the BET surface area and BJH pore volume results, it was confirmed that the catalysts prepared in Examples 1 to 6 had a porous structure. In addition, the V content of the catalysts was almost the same as 2wt% based on the total weight of the catalyst.

실시예 1 내지 실시예 6의 촉매들의 RM/V의 몰비(molar ratio)들은 이론적인 몰비인 1에 근접한 값들을 가짐을 알 수 있었다. 이를 통해 실시예 1 내지 6의 촉매들 표면에 RMVO4들이 다공성을 가지는 TiO2 담체에 성공적으로 분산되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 6의 촉매들의 P/(RM+V)의 몰비(molar ratio)들은 약 0.5로 거의 동일한 값들을 가짐을 알 수 있었다. 이는 실시예 1 내지 실시예 6의 촉매 표면들의 H3-APO4 A-에 의한 기능화가 비슷한 정도로 진행되었음을 의미한다.It was found that the molar ratios of RM/V of the catalysts of Examples 1 to 6 had values close to 1, which is a theoretical molar ratio. Through this, it was confirmed that the RMVO 4 on the surfaces of the catalysts of Examples 1 to 6 were successfully dispersed in the porous TiO 2 carrier. In addition, it was found that the molar ratios of P/(RM+V) of the catalysts of Examples 1 to 6 had almost the same values of about 0.5. This means that the functionalization of the catalyst surfaces of Examples 1 to 6 by H 3-A PO 4 A- proceeded to a similar extent.

상기 실시예 1 내지 실시예 6의 촉매들의 결정 구조를 전자회절 패턴(selected area electron diffraction pattern, SAED pattern)을 이용하여 분석하였고, 그 결과를 도 3에 도시하였다. Crystal structures of the catalysts of Examples 1 to 6 were analyzed using a selected area electron diffraction pattern (SAED pattern), and the results are shown in FIG. 3 .

도 3을 참조하면, 실시예 1 촉매의 경우에는 tetragonal CeVO4의 (1 0 3), (1 0 1) 결정면들이 관찰되었고, 실시예 2 촉매의 경우에는 tetragonal NdVO4의 (1 0 3), (1 0 1) 결정면들이 관찰되었다. 또한, 실시예 3 촉매의 경우에는 tetragonal SmVO4의 (1 0 3), (1 0 1) 결정면들이 관찰되었고, 실시예 4 촉매의 경우에는 tetragonal GdVO4의 (1 0 3), (1 0 1) 결정면들이 관찰되었다. 또한, 실시예 5 촉매의 경우에는 tetragonal TbVO4의 (1 0 3), (1 0 1) 결정면들이 관찰되었고, 실시예 6 촉매의 경우에는 tetragonal ErVO4의 (1 0 3), (1 0 1) 결정면들이 관찰되었다. 또한, 실시예 1 내지 6 모두 TiO2 담지체를 의미하는 정방정(tetragonal) 결정구조를 가지는 TiO2의 아나타제 상(anatase phase)에 해당되는 결정면 (1 1 2), (2 2 0), (2 1 1) 또는 (1 0 1)을 나타내었다. Referring to FIG. 3, in the case of the catalyst of Example 1, (1 0 3) and (1 0 1) crystal planes of tetragonal CeVO 4 were observed, and in the case of the catalyst of Example 2 , (1 0 3) of (1 0 3), (1 0 1) crystal planes were observed. In addition, in the case of the catalyst of Example 3, (1 0 3) and (1 0 1) crystal planes of tetragonal SmVO 4 were observed, and in the case of the catalyst of Example 4, (1 0 3) and (1 0 1) of tetragonal GdVO 4 were observed. ) crystal planes were observed. Also, (1 0 3) and (1 0 1) crystal planes of tetragonal TbVO 4 were observed in the case of the catalyst of Example 5, and (1 0 3) and (1 0 1) of tetragonal ErVO 4 in the case of the catalyst of Example 6. ) crystal planes were observed. In addition, all of Examples 1 to 6 have a tetragonal crystal structure, which means a TiO 2 support, and the crystal faces corresponding to the anatase phase of TiO 2 (1 1 2), (2 2 0), ( 2 1 1) or (1 0 1).

도 3에 나타낸 바와 같이 실시예 1 내지 6의 경우 희토금속 바나듐산염 이외의 다른 물질의 패턴, 예를 들어 바나듐 산화물이나 희토금속 산화물은 관찰되지 않았다. 즉, 본 발명의 실시예 1 내지 6는 바나듐 산화물과 희토금속 산화물이 하나의 복합산화물(희토금속 바나듐산염)을 구성하며, 바나듐 산화물과 희토금속 산화물이 각각 별도로 존재하여 혼합된 형태가 아님을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3 , in Examples 1 to 6, patterns of materials other than rare earth metal vanadate, for example, vanadium oxide or rare earth metal oxide, were not observed. That is, in Examples 1 to 6 of the present invention, it can be confirmed that vanadium oxide and rare earth metal oxide constitute one composite oxide (rare earth metal vanadate), and that vanadium oxide and rare earth metal oxide exist separately and are not mixed. can

상기 실시예 1 내지 실시예 6의 촉매 표면들의 H3-APO4 A- 기능기 분포를 2P 3/2 영역에서 X-ray photo-electron spectroscopy를 이용하여 분석하였고, 그 결과를 도 4에 도시하였다. 실시예 1 내지 실시예 6의 촉매 표면들은 H2PO4 -, HPO4 2- 또는 PO4 3-로 기능화되어 있음을 알 수 있다. 중요하게도, H2PO4 - 기능기의 상대적인 함량은 Tb-P~Er~P < Sm-P < Nd-P < Gd-P < Ce-P의 순서로 증가함을 알 수 있는데, 이는 촉매 표면에 존재하는 브뢴스테드 산의 개수가 Tb-P~Er~P < Sm-P < Nd-P < Gd-P < Ce-P의 순서로 커짐을 의미한다.The H 3-A PO 4 A- functional group distribution on the catalyst surfaces of Examples 1 to 6 was analyzed in the 2P 3/2 region using X-ray photo-electron spectroscopy, and the results are shown in FIG. did It can be seen that the catalyst surfaces of Examples 1 to 6 are functionalized with H 2 PO 4 - , HPO 4 2- or PO 4 3- . Importantly, it can be seen that the relative content of the H 2 PO 4 - functional group increases in the order of Tb-P~Er~P < Sm-P < Nd-P < Gd-P < Ce-P, which indicates that the catalyst surface It means that the number of Bronsted acids present in increases in the order of Tb-P~Er~P < Sm-P < Nd-P < Gd-P < Ce-P.

상기 실시예 7 내지 실시예 10에서 제조된 촉매들의 표면 형상(morphology)을 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM) 및 고분해능 투과전자현미경(high resolution transmission electron microscopy, HRTEM)을 이용하여 분석하였고, 그 결과를 각각 도 5 및 도 6에 도시하였다. The surface morphology of the catalysts prepared in Examples 7 to 10 was analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The results are shown in FIGS. 5 and 6, respectively.

도 5 내지 도 6을 참조하면, 제조된 촉매들은 각각 수백 나노미터 내지 수백 마이크로미터의 입자크기(최대 직경)를 가지는 TiO2 군집체(TiO2 agglomerate)가 다공성의 담지체를 구성하는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIGS. 5 and 6, it can be confirmed that TiO 2 aggregates (TiO 2 agglomerate) having a particle size (maximum diameter) of several hundred nanometers to several hundred micrometers constitute a porous carrier in the prepared catalysts. there was.

상기 실시예 7 내지 실시예 10에 해당되는 촉매들의 다공성 정도를 확인하기 위하여 질소기체의 물리흡착(N2 physisorption) 실험을 수행하여 BET 표면적 및 BJH 기공부피를 측정하였다. 또한 실시예 7 내지 실시예 10에서 제조된 촉매들의 성분을 X-ray fluorescence(XRF)를 사용하여 분석하였다. 표 4에는 측정 결과가 나타나 있다.In order to confirm the porosity of the catalysts corresponding to Examples 7 to 10, N 2 physisorption experiments were performed to measure the BET surface area and BJH pore volume. In addition, components of the catalysts prepared in Examples 7 to 10 were analyzed using X-ray fluorescence (XRF). Table 4 shows the measurement results.

BET 표면적BET surface area BJH 기공부피BJH pore volume V 함량(wt.%)V content (wt.%) Ni/V (몰비)Ni/V (molar ratio) P/(Ni+V)
(몰비)
P/(Ni+V)
(molar ratio)
실시예 7Example 7 71.0m2 g-1 71.0 m 2 g -1 0.3cm3 g-1 0.3 cm 3 g -1 2.0 (± 0.1)2.0 (± 0.1) 0.4 (± 0.1)0.4 (± 0.1) 0.2 (± 0.1)0.2 (± 0.1) 실시예 8Example 8 71.3m2 g-1 71.3 m 2 g -1 0.3cm3 g-1 0.3 cm 3 g -1 2.0 (± 0.1)2.0 (± 0.1) 0.9 (± 0.1)0.9 (± 0.1) 0.2 (± 0.1)0.2 (± 0.1) 실시예 9Example 9 74.1m2 g-1 74.1 m 2 g -1 0.3cm3 g-1 0.3 cm 3 g -1 2.0 (± 0.1)2.0 (± 0.1) 1.5 (± 0.1)1.5 (± 0.1) 0.2 (± 0.1)0.2 (± 0.1) 실시예 10Example 10 82.0m2 g-1 82.0 m 2 g -1 0.3cm3 g-1 0.3 cm 3 g -1 2.0 (± 0.1)2.0 (± 0.1) 0.5 (± 0.1)0.5 (± 0.1) 0.2 (± 0.1)0.2 (± 0.1)

BET 표면적 및 BJH 기공부피 결과로부터 제조된 실시예 7 내지 실시예 10의 촉매들은 다공성 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 또한 촉매들의 V 함량은 촉매 전체 중량 대비 2wt%로 거의 동일하였다.From the BET surface area and BJH pore volume results, it was confirmed that the catalysts prepared in Examples 7 to 10 had a porous structure. In addition, the V content of the catalysts was almost the same as 2wt% based on the total weight of the catalyst.

실시예 7 내지 실시예 10의 촉매들의 Ni/V의 몰비(molar ratio)들은 이론적인 몰비인 0.5(실시예 7; NiV2O6), 1(실시예 8; Ni2V2O7), 1.5(실시예 9; Ni3V2O8) 및 0.5(실시예 10; NiV2O6)에 근접한 값들을 가짐을 알 수 있었다. 이를 통해 실시예 7 내지 10의 촉매들 표면에 니켈 바나듐산염들이 다공성을 가지는 TiO2 담체에 성공적으로 분산되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 7 내지 실시예 10의 촉매들의 P/(Ni+V)의 몰비(molar ratio)들은 약 0.2로 거의 동일한 값들을 가짐을 알 수 있었다. 이는 실시예 7 내지 실시예 10의 촉매 표면들의 H3-APO4 A-에 의한 기능화가 비슷한 정도로 진행되었음을 의미한다.The molar ratios of Ni/V of the catalysts of Examples 7 to 10 are theoretical molar ratios of 0.5 (Example 7; NiV 2 O 6 ), 1 (Example 8; Ni 2 V 2 O 7 ), It was found to have values close to 1.5 (Example 9; Ni 3 V 2 O 8 ) and 0.5 (Example 10; NiV 2 O 6 ). Through this, it was confirmed that nickel vanadate salts were successfully dispersed in the porous TiO 2 carrier on the surfaces of the catalysts of Examples 7 to 10. In addition, it was found that the molar ratios of P/(Ni+V) of the catalysts of Examples 7 to 10 had almost the same values of about 0.2. This means that the functionalization of the catalyst surfaces of Examples 7 to 10 by H 3-A PO 4 A- proceeded to a similar extent.

상기 실시예 7 내지 실시예 10의 촉매들의 결정 구조를 전자회절 패턴(selected area electron diffraction pattern, SAED pattern)을 이용하여 분석하였고, 그 결과를 도 7에 도시하였다. Crystal structures of the catalysts of Examples 7 to 10 were analyzed using a selected area electron diffraction pattern (SAED pattern), and the results are shown in FIG. 7 .

도 7을 참조하면, 실시예 7 촉매의 경우에는 anorthic NiV2O6의 (-1 1 0), (1 1 0), (0 2 0), (0 1 1), (0 2 1) 및 (1 -2 1) 결정면들이 관찰되었고, 실시예 8 촉매의 경우에는 monoclinic Ni2V2O7의 (-1 1 1), (0 0 2), (1 1 1), (-2 1 2) 및 (1 3 0) 결정면들이 관찰되었으며, 실시예 9 촉매의 경우에는 orthorhombic Ni3V2O8의 (0 2 0), (0 2 1) 및 (1 1 2) 결정면들이 관찰되었고, 실시예 10 촉매의 경우에는 anorthic NiV2O6의 (-1 0 1), (0 2 1), (1 -2 1) 및 (-1 -2 1) 결정면들 또는 monoclinic Sb2O5의 (4 0 0) 결정면이 관찰되었다. 또한, 실시예 7 내지 10 모두 TiO2 담지체를 의미하는 정방정(tetragonal) 결정구조를 가지는 TiO2의 아나타제 상(anatase phase)에 해당되는 결정면 (1 0 1) 및 (0 0 4)을 나타내었다.Referring to FIG. 7, in the case of the catalyst of Example 7 , (-1 1 0), (1 1 0), (0 2 0), (0 1 1), (0 2 1) and (1 -2 1) crystal planes were observed, and in the case of the catalyst of Example 8, (-1 1 1), (0 0 2), (1 1 1), (-2 1 2) of monoclinic Ni 2 V 2 O 7 ) and (1 3 0) crystal planes were observed, and in the case of the catalyst of Example 9, (0 2 0), (0 2 1) and (1 1 2) crystal planes of orthorhombic Ni 3 V 2 O 8 were observed. Example 10 In the case of a catalyst, the (-1 0 1), (0 2 1), (1 -2 1) and (-1 -2 1) crystal planes of anorthic NiV 2 O 6 or ( 4 0 0) crystal faces were observed. In addition, Examples 7 to 10 all show crystal planes (1 0 1) and (0 0 4) corresponding to the anatase phase of TiO 2 having a tetragonal crystal structure, which means a TiO 2 support. was

도 7에 나타낸 바와 같이 실시예 7 내지 10의 경우 니켈 바나듐산염 이외의 다른 물질의 패턴, 예를 들어 바나듐 산화물이나 니켈 산화물은 관찰되지 않았다. 즉, 본 발명의 실시예 7 내지 10은 바나듐 산화물과 니켈 산화물이 하나의 복합산화물(니켈 바나듐산염)을 구성하며, 바나듐 산화물과 니켈 산화물이 각각 별도로 존재하여 혼합된 형태가 아님을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 7, in Examples 7 to 10, patterns of materials other than nickel vanadate, for example, vanadium oxide or nickel oxide, were not observed. That is, in Examples 7 to 10 of the present invention, it can be confirmed that vanadium oxide and nickel oxide constitute one composite oxide (nickel vanadate), and vanadium oxide and nickel oxide are separately present and not mixed.

상기 실시예 7 내지 실시예 10의 촉매 표면들의 H3-APO4 A- 기능기 분포를 2P 3/2 영역에서 X-ray photo-electron spectroscopy를 이용하여 분석하였고, 그 결과를 도 8에 도시하였다. 실시예 7 내지 실시예 10의 촉매 표면들은 H2PO4 -, HPO4 2- 또는 PO4 3-로 기능화되어 있음을 알 수 있다. 중요하게도, H2PO4 - 기능기의 상대적인 함량은 Ni3-P(34.2%) < Ni2-P(38.5%) < Ni1-P(45.3%) < Ni1-Sb-P(66.1%)의 순서로 증가함을 알 수 있는데, 이는 촉매 표면에 존재하는 브뢴스테드 산의 개수가 Ni3-P < Ni2-P < Ni1-P < Ni1-Sb-P의 순서로 커짐을 의미한다.The H 3-A PO 4 A- functional group distribution on the catalyst surfaces of Examples 7 to 10 was analyzed in the 2P 3/2 region using X-ray photo-electron spectroscopy, and the results are shown in FIG. did It can be seen that the catalyst surfaces of Examples 7 to 10 are functionalized with H 2 PO 4 - , HPO 4 2- or PO 4 3- . Importantly, the relative content of H 2 PO 4 - functional groups is Ni 3 -P (34.2%) < Ni 2 -P (38.5%) < Ni 1 -P (45.3%) < Ni 1 -Sb-P (66.1%). ), which indicates that the number of Bronsted acids present on the catalyst surface increases in the order of Ni 3 -P < Ni 2 -P < Ni 1 -P < Ni 1 -Sb-P it means.

이하에서는, 도 9 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 10 및 비교예 1 내지 비교예 10들에 따른 촉매들의 SCR 성능분석 결과에 관하여 설명한다.Hereinafter, the SCR performance analysis results of the catalysts according to Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 10 of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 12 .

실험예 2: SCR 반응의 성능 분석 (1)Experimental Example 2: Performance analysis of SCR reaction (1)

실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6의 촉매들을 이용하여 SCR 공정의 성능을 측정하였다. 60,000hr-1의 공간속도에서, 800ppm의 NOx, 800ppm의 NH3, 3vol%의 O2, 6vol% H2O 및 비활성 기체(inert gas)인 N2를 포함하는 반응 유체 하에서 상술 촉매들의 성능을 측정하였으며, 도 9에 질소산화물의 전환율(NOx conversion) 결과를 나타내었다. 모든 촉매들이 150℃-400℃의 온도범위에서 100%의 질소선택도를 나타내었다. 반면, 도 6을 참조하면, H3-APO4 A-로 기능화된 실시예 2 내지 실시예 6의 촉매들이 H3-APO4 A-로 기능화되지 않은 비교예 2 내지 비교예 6의 촉매들 대비 보다 큰 NOX 값들을 150℃-400℃에서 보임을 알 수 있다. 이는 희토금속 바나데이트의 H3-APO4 A-에 의한 기능화가 NH3의 흡착을 위한 브뢴스테드 산의 개수 증진에 효과적임을 의미하고, "금속-H3-APO4 A-"결합이 촉매 표면의 산화환원 특성 증진에 효과적임을 의미한다. 반면, H3-APO4 A-로 기능화된 CeVO4을 포함하는 실시예 1의 촉매는 H3-APO4 A-로 기능화되지 않은 CeVO4을 포함하는 비교예 1의 촉매 대비 150℃-400℃에서 보다 작은 NOX 값을 보임을 알 수 있다. 이는 H3-APO4 A- 기능화에 의한 SCR 성능 증진을 위하여, 희토금속 바나데이트 활성점의 바람직한 선택이 중요함을 의미한다.The performance of the SCR process was measured using the catalysts of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6. Performance of the catalysts described above at a space velocity of 60,000 hr -1 under a reaction fluid containing 800 ppm NO x , 800 ppm NH 3 , 3 vol % O 2 , 6 vol % H 2 O and N 2 as an inert gas. was measured, and FIG. 9 shows the NO x conversion result. All catalysts exhibited 100% nitrogen selectivity in the temperature range of 150°C-400°C. On the other hand, referring to FIG. 6, the catalysts of Examples 2 to 6 functionalized with H 3 -A PO 4 A- were not functionalized with H 3-A PO 4 A- and were not functionalized with the catalysts of Comparative Examples 2 to 6. It can be seen that higher NO X values are shown at 150 ° C - 400 ° C compared to This means that the functionalization of rare earth metal vanadate with H 3-A PO 4 A- is effective in increasing the number of Bronsted acids for adsorption of NH 3 , and the “metal-H 3-A PO 4 A- ” bond This means that it is effective in enhancing the redox characteristics of the catalyst surface. On the other hand, the catalyst of Example 1 containing CeVO 4 functionalized with H 3 -A PO 4 A- was 150 ° C- It can be seen that at 400 ℃ shows a smaller NO X value. This means that it is important to select a rare earth metal vanadate active site to improve SCR performance by H 3 -A PO 4 A- functionalization.

도 10에 상기 도 9에서 얻어진 실시예 1 내지 실시예 6의 촉매들의 250℃ 및 350℃에서의 NOX 전환율들을 도시하였다. 희토금속 바나데이트 활성점의 경우, H3-APO4 A-로 기능화 시, CeVO4 및 GdVO4가 SCR 성능 증진에 가장 바람직함을 알 수 있다. 이는 실시예 1 내지 실시예 6의 촉매들의 2P 3/2 영역에서의 X-ray photo-electron spectroscopy 결과와 일치한다. 이는 구체적으로 희토금속 산화물들의 H3-APO4 A-를 이용한 기능화시, CeVO4 및 GdVO4가 TbVO4, NdVO4, SmVO4 및 ErVO4 대비 보다 많은 H2PO4 -(브뢴스테드 산) 기능기를 함유할 수 있으므로, SCR 반응 도중 보다 많은 양의 NH3를 단위 시간당 흡착할 수 있게 되어, 흡착된 NH3와 NOX의 반응에 보다 우호적인 표면환경이 조성되기 때문이다.FIG. 10 shows NO X conversion rates at 250° C. and 350° C. of the catalysts of Examples 1 to 6 obtained in FIG. 9 . In the case of rare earth metal vanadate active sites, when functionalized with H 3-A PO 4 A- , it can be seen that CeVO 4 and GdVO 4 are most preferred for improving SCR performance. This is consistent with the results of X-ray photo-electron spectroscopy in the 2P 3/2 region of the catalysts of Examples 1 to 6. Specifically, when functionalization of rare earth metal oxides with H 3-A PO 4 A- , CeVO 4 and GdVO 4 have more H 2 PO 4 - (Brønsted acid) compared to TbVO 4 , NdVO 4 , SmVO 4 and ErVO 4 . ) functional group, a larger amount of NH 3 can be adsorbed per unit time during the SCR reaction, and a more favorable surface environment for the reaction of the adsorbed NH 3 and NO X is created.

실험예 3: SCR 반응의 성능 분석 (2)Experimental Example 3: Performance analysis of SCR reaction (2)

실시예 7 내지 실시예 10 및 비교예 7 내지 비교예 10의 촉매들을 이용하여 SCR 공정의 성능을 측정하였다. 60,000hr-1의 공간속도에서, 800ppm의 NOx, 800ppm의 NH3, 3vol%의 O2, 6vol% H2O 및 비활성 기체(inert gas)인 N2를 포함하는 반응 유체 하에서 상술 촉매들의 성능을 측정하였으며, 도 11에 질소산화물의 전환율(NOx conversion) 결과를 나타내었다. 모든 촉매들이 150℃-400℃의 온도범위에서 100%의 질소선택도를 나타내었다. 반면, 도 11을 참조하면, H3-APO4 A-로 기능화된 실시예 7 내지 실시예 10의 촉매들이 H3-APO4 A-로 기능화되지 않은 비교예 7 내지 비교예 10의 촉매들 대비 보다 큰 NOX 값들을 150℃-400℃에서 보임을 알 수 있다. 이는 니켈(전이금속) 바나데이트의 H3-APO4 A-에 의한 기능화가 NH3의 흡착을 위한 브뢴스테드 산의 개수 증진에 효과적임을 의미하고, "금속(니켈 또는 바나듐)-H3-APO4 A-"결합이 촉매 표면의 산화환원 특성 증진에 효과적임을 의미한다. The performance of the SCR process was measured using the catalysts of Examples 7 to 10 and Comparative Examples 7 to 10. Performance of the catalysts described above at a space velocity of 60,000 hr -1 under a reaction fluid containing 800 ppm NO x , 800 ppm NH 3 , 3 vol % O 2 , 6 vol % H 2 O and N 2 as an inert gas. was measured, and FIG. 11 shows the NO x conversion result. All catalysts exhibited 100% nitrogen selectivity in the temperature range of 150°C-400°C. On the other hand, referring to FIG. 11, the catalysts of Examples 7 to 10 functionalized with H 3 -A PO 4 A- were not functionalized with H 3-A PO 4 A- and were not functionalized with the catalysts of Comparative Examples 7 to 10. It can be seen that higher NO X values are shown at 150 ° C - 400 ° C compared to This means that functionalization of nickel (transition metal) vanadate with H 3-A PO 4 A- is effective in increasing the number of Bronsted acids for adsorption of NH 3 , and “metal (nickel or vanadium)-H 3 -A PO 4 A- means that the "bonding is effective in enhancing the redox properties of the catalyst surface.

또한, 실시예 7 내지 실시예 9의 SCR 성능 비교시, 실시예 7의 촉매가 가장 향상된 SCR 성능을 보임을 알 수 있었다. 이는 H3-APO4 A-에 의한 기능화가 Ni2V2O7 및 Ni3V2O8 대비 NiV2O6에서 보다 효과적임을 의미하고, H3-APO4 A- 기능화에 의한 SCR 성능 증진을 위하여, 전이금속 바나데이트 활성점·결정상의 바람직한 선택이 중요함을 의미한다.In addition, when comparing the SCR performance of Examples 7 to 9, it was found that the catalyst of Example 7 showed the most improved SCR performance. This means that functionalization by H 3-A PO 4 A- is more effective for NiV 2 O 6 compared to Ni 2 V 2 O 7 and Ni 3 V 2 O 8 , and SCR by H 3-A PO 4 A- functionalization This means that the preferred selection of the transition metal vanadate active point/crystal phase is important for performance improvement.

또한, 실시예 7과 실시예 10의 성능 비교시, Sb를 조촉매로 함유한 실시예 10의 촉매가 Sb를 조촉매로 함유하지 않은 실시예 7의 촉매 대비 증대된 SCR 성능을 보임을 알 수 있는데, 이는 조촉매인 Sb oxide가 촉매표면의 산 특성 또는 산화환원 특성 증진에 우호적임을 의미한다.In addition, when comparing the performances of Example 7 and Example 10, it can be seen that the catalyst of Example 10 containing Sb as a cocatalyst exhibits increased SCR performance compared to the catalyst of Example 7 containing no Sb as a cocatalyst. This means that the cocatalyst, Sb oxide, is favorable for enhancing the acidity or redox properties of the catalyst surface.

실험예 4: SCR 반응의 성능 분석 (3)Experimental Example 4: Performance analysis of SCR reaction (3)

실시예 7, 실시예 10, 비교예 7 및 비교예 10의 촉매들을 이용하여 SCR 공정의 성능을 측정하였다. 60,000hr-1의 공간속도에서, 800ppm의 NOx, 800ppm의 NH3, 500 ppm의 SO2, 3vol%의 O2, 6vol% H2O 및 비활성 기체(inert gas)인 N2를 포함하는 반응 유체 하에서 상술 촉매들의 성능을 측정하였으며, 도 12에 질소산화물의 전환율(NOx conversion) 결과를 나타내었다. 모든 촉매들이 150℃-400℃의 온도범위에서 100%의 질소선택도를 나타내었다. 반면, 도 12를 참조하면, H3-APO4 A-로 기능화된 실시예 7의 촉매가 기능화되지 않은 비교예 7의 촉매 대비 보다 큰 NOX 값들을 150℃-400℃에서 보임을 알 수 있다. 이는 NiV2O6의 H3-APO4 A-에 의한 기능화가 SCR 반응 도중 공급되는 피독종인 SO2 또는 생성되는 피독종인 AS/ABS에 대한 저항성을 증진시킴을 의미한다. 또한, 도 12를 참조하면, H3-APO4 A-로 기능화된 실시예 10의 촉매가 기능화되지 않은 비교예 10의 촉매들과 유사한 NOX 값들을 150℃-400℃에서 보임을 알 수 있다. 이는 비교예 10의 촉매표면에 SO2/O2에 의한 SO3 2-/SO4 2-의 특성을 가지는 브뢴스테드 산점이 추가적으로 형성되었음을 의미하며, 본 발명에 제시된 H3-APO4 A-가 SO3 2-/SO4 2-와 유사한 브뢴스테드 산 특성 및 SO2/AS/ABS에 대한 저항성을 나타낼 수 있음을 의미한다.The performance of the SCR process was measured using the catalysts of Example 7, Example 10, Comparative Example 7, and Comparative Example 10. At a space velocity of 60,000 hr -1 , a reaction comprising 800 ppm NO x , 800 ppm NH 3 , 500 ppm SO 2 , 3 vol % O 2 , 6 vol % H 2 O and the inert gas N 2 The performance of the catalysts described above was measured under a fluid, and the NO x conversion results are shown in FIG. 12 . All catalysts exhibited 100% nitrogen selectivity in the temperature range of 150°C-400°C. On the other hand, referring to FIG. 12, it can be seen that the catalyst of Example 7 functionalized with H 3 -A PO 4 A- showed higher NO X values at 150°C-400°C compared to the catalyst of Comparative Example 7 without functionalization. have. This means that functionalization of NiV 2 O 6 by H 3-A PO 4 A- enhances resistance to SO 2 , a poisoning species supplied during the SCR reaction, or AS/ABS, a poisoning species generated. In addition, referring to FIG. 12, it can be seen that the catalyst of Example 10 functionalized with H 3-A PO 4 A- showed NO X values similar to those of the unfunctionalized catalysts of Comparative Example 10 at 150°C-400°C. have. This means that a Bronsted acid site having the characteristics of SO 3 2- /SO 4 2- was additionally formed on the catalyst surface of Comparative Example 10 by SO 2 /O 2 , and the H 3-A PO 4 A presented in the present invention - means that can exhibit Brønsted acid properties similar to SO 3 2- /SO 4 2- and resistance to SO 2 /AS/ABS.

또한, 실시예 7과 실시예 10의 성능 비교시, Sb를 조촉매로 함유한 실시예 10의 촉매가 Sb를 조촉매로 함유하지 않은 실시예 7의 촉매 대비 증대된 SCR 성능을 보임을 알 수 있는데, 이는 조촉매인 Sb oxide가 촉매표면의 SO2/AS/ABS 피독종에 대한 저항성의 추가적인 향상에 우호적임을 의미한다.In addition, when comparing the performances of Example 7 and Example 10, it can be seen that the catalyst of Example 10 containing Sb as a cocatalyst exhibits increased SCR performance compared to the catalyst of Example 7 containing no Sb as a cocatalyst. This means that the cocatalyst, Sb oxide, is favorable for further improvement of resistance to SO 2 /AS/ABS poisoning species on the catalyst surface.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (16)

[화학식 1] 또는 [화학식 3] 으로 표시되는 금속 바나듐산염들 중 한 종 이상을 포함하는 활성점; 및
상기 활성점이 담지되는 담지체;를 포함하고,
상기 활성점의 일부가 H3-APO4 A-(A= 1, 2 또는 3)로 기능화된, 질소산화물 환원용 촉매.
[화학식 1]
(RM)VO4(RM은 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상)
[화학식 3]
(Ni)XV2O5+X(X는 1, 2 또는 3)
an active point containing at least one of metal vanadates represented by [Formula 1] or [Formula 3]; and
Including; a carrier on which the active point is supported,
A catalyst for nitrogen oxide reduction in which some of the active sites are functionalized with H 3 -A PO 4 A- (A = 1, 2 or 3).
[Formula 1]
(RM)VO 4 (RM is at least one selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu)
[Formula 3]
(Ni) X V 2 O 5+X (X is 1, 2 or 3)
제 1 항에 있어서,
상기 담지체 내에 15족 또는 16족 원소의 산화물(oxide)인 프로모터(promoter)가 더 포함되는, 질소산화물 환원용 촉매.
According to claim 1,
Catalyst for nitrogen oxide reduction, further comprising a promoter that is an oxide of a Group 15 or Group 16 element in the support.
제 2 항에 있어서,
상기 프로모터는 담지체 대비 10-5wt% 내지 50wt%의 조성 범위를 가지는, 질소산화물 환원용 촉매.
According to claim 2,
The promoter has a composition range of 10 -5 wt% to 50wt% compared to the carrier, nitrogen oxide reduction catalyst.
제 2 항에 있어서,
상기 15족 또는 16족 원소는,
질소(N), 인(P), 황(S), 비소(As), 셀레늄(Se), 안티모니(Sb), 텔루륨(Te), 비스무트(Bi), 폴로늄(Po), 모스코비움(Mc) 및 리버모륨(Lv)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 그 조합인, 질소산화물 환원용 촉매.
According to claim 2,
The group 15 or group 16 element,
Nitrogen (N), Phosphorus (P), Sulfur (S), Arsenic (As), Selenium (Se), Antimony (Sb), Tellurium (Te), Bismuth (Bi), Polonium (Po), Moscobium ( Mc) and any one selected from the group consisting of liver morium (Lv), or a combination thereof, a catalyst for reducing nitrogen oxides.
제 1 항에 있어서,
상기 담지체는 탄소(C), Al2O3, MgO, ZrO2, CeO2, TiO2 및 SiO2 중 어느 하나를 포함하는, 질소산화물 환원용 촉매.
According to claim 1,
The support is carbon (C), Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , CeO 2 , TiO 2 and SiO 2 containing any one of, nitrogen oxide reduction catalyst.
제 1 항에 있어서,
상기 [화학식 1] 로 표시되는 희토금속 바나듐산염 또는 상기 [화학식 3] 으로 표시되는 전이금속 바나듐산염은 각각 상기 담지체 100 중량부 대비 10-4 내지 50 중량부를 포함하는, 질소산화물 환원용 촉매.
According to claim 1,
The rare earth metal vanadate represented by [Chemical Formula 1] or the transition metal vanadate represented by [Chemical Formula 3] comprises 10 -4 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carrier. A catalyst for reducing nitrogen oxides.
제 1 항에 있어서,
상기 담지체는 다공성 구조를 가지는 것인, 질소산화물 환원용 촉매.
According to claim 1,
The support is a catalyst for nitrogen oxide reduction that has a porous structure.
바나듐 전구체 용액 및 희토금속 또는 전이금속 전구체 용액을 혼합하는 단계;
상기 혼합 용액에 담지체를 구성하는 물질을 투입하는 단계;
상기 혼합 용액으로부터 고형물을 수득하고 하소처리를 수행하여 담지체에 [화학식 1] 로 표시되는 희토금속 바나듐산염 또는 [화학식 3] 으로 표시되는 전이금속 바나듐산염들 중 한 종 이상이 담지되는 촉매를 제조하는 단계; 및
상기 제조된 촉매의 일부를 인산화기(H3-APO4 A-)(A= 1, 2 또는 3)로 기능화하는 단계;를 포함하는, 질소산화물 환원용 촉매의 제조방법.
[화학식 1]
(RM)VO4(RM은 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상)
[화학식 3]
(Ni)XV2O5+X(X는 1, 2 또는 3)
mixing a vanadium precursor solution and a rare earth metal or transition metal precursor solution;
Injecting a material constituting the carrier into the mixed solution;
A solid material was obtained from the mixed solution and calcined to prepare a catalyst having at least one of a rare earth metal vanadate represented by [Formula 1] or a transition metal vanadate represented by [Formula 3] supported on a support doing; and
Functionalizing a portion of the prepared catalyst with a phosphorylation group (H 3-A PO 4 A- ) (A = 1, 2 or 3); method for producing a catalyst for reducing nitrogen oxides, including.
[Formula 1]
(RM)VO 4 (RM is at least one selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu)
[Formula 3]
(Ni) X V 2 O 5+X (X is 1, 2 or 3)
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 8 항에 있어서,
인산화기로 기능화되는 단계는,
합성용매와 상기 촉매를 교반·건조하는 단계를 포함하고,
상기 합성용매는,
인산(H3PO4);
인산 암모늄((NH4)3PO4), 인산이암모늄((NH4)2HPO4), ammonium dihydrogen phosphate(NH4H2PO4) 등의 유기 인산염(organic phosphate); 또는
디메틸 포스파이트((CH3O)2HPO), 디에틸 포스파이트((C2H5O)2HPO), 트리메틸 포스파이트((CH3O)3P), 트리에틸 포스파이트((C2H5O)3P), 트리아이소프로필 포스파이트((C3H7)3P), 트리페닐 포스파이트((C6H5O)3P) 등의 유기 아인산염(organic phosphite);을 포함하는, 질소산화물 환원용 촉매의 제조방법.
According to claim 8,
The step of functionalization with a phosphorylation group,
Stirring and drying the synthetic solvent and the catalyst,
The synthetic solvent,
phosphoric acid (H 3 PO 4 );
organic phosphates such as ammonium phosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 ), diammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ), and ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ); or
Dimethyl phosphite ((CH 3 O) 2 HPO), diethyl phosphite ((C 2 H 5 O) 2 HPO), trimethyl phosphite ((CH 3 O) 3 P), triethyl phosphite ((C 2 organic phosphites such as H 5 O) 3 P), triisopropyl phosphite ((C 3 H 7 ) 3 P), and triphenyl phosphite ((C 6 H 5 O) 3 P); Method for producing a catalyst for reducing nitrogen oxides comprising:
제 12 항에 있어서,
상기 합성용매에 포함된 인 전구체의 농도가 10-5mol L-1 내지 1mol L-1의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 질소산화물 환원용 촉매의 제조방법.
According to claim 12,
Method for producing a catalyst for nitrogen oxide reduction, characterized in that the concentration of the phosphorus precursor contained in the synthesis solvent has a range of 10 -5 mol L -1 to 1 mol L -1 .
제 12 항에 있어서,
상기 교반하는 단계는, 0.1시간 내지 24시간 동안 수행되는,
질소산화물 환원용 촉매의 제조방법.
According to claim 12,
The stirring step is performed for 0.1 hour to 24 hours,
A method for preparing a catalyst for nitrogen oxide reduction.
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KR102045919B1 (en) * 2019-01-04 2019-11-19 한국과학기술연구원 NOx Reduction Catalysts Enabling Their Regenerations at Low Temperatures

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Title
Promoter rather than Inhibitor: Phosphorus Incorporation Accelerates the Activity of V2O5-WO3/TiO2 Catalyst for Selective Catalytic Reduction of NOx by NH3, American Chemical Society Catalysis, 2020. 2. 7. 발행, 2747쪽부터 2753쪽*

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