KR20000008360A - Catalyst for purifying vehicle exhaust gas - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A catalyst for purifying vehicle exhaust gas is provided to have excellent purification efficiency to nitrogen oxide among diesel vehicle exhaust gases. CONSTITUTION: The catalyst for purifying vehicle exhaust gas has: a carrier part that is made from degenerated zirconia dioxide impregnated one transferred metal oxide chosen from copper oxide and iron oxide; and a catalyst that is made from the other transferred metal oxide chosen from copper oxide and iron oxide. The degenerated zirconia dioxide dopes zirconia dioxide with sulfuric ion and the doping amount of the sulfuric ion is 0.01-10wt% of the whole amount of zirconia dioxide.

Description

자동차 배기가스 정화용 촉매Catalyst for purification of automobile exhaust

본 발명은 자동차 배기가스 정화용 촉매에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디젤 자동차 배출가스중 질소산화물에 대한 정화효율이 우수한 자동차 배기가스 정화용 촉매에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for automobile exhaust gas purification, and more particularly, to a catalyst for automobile exhaust gas purification having excellent purification efficiency for nitrogen oxides in diesel vehicle exhaust gas.

최근들어 전세계적으로 환경파괴에 대한 우려와 함께 환경보호에 대한 관심이 높아지고 있는데, 환경오염은 대기오염, 수질오염, 토양오염 등으로 대별될 수 있다. 이중, 특히 대기오염은 주로 연소체로부터 발생되며 연소체의 배출시설 구조와 작동방법, 그리고 외부 기상조건 등에 의해 피해의 경중이 결정된다. 대표적인 연소체로는 자동차를 들 수 있다.In recent years, there has been a growing concern about environmental protection along with concerns about environmental destruction. Environmental pollution can be roughly classified into air pollution, water pollution, and soil pollution. In particular, air pollution is mainly generated from combustion bodies, and the magnitude of the damage is determined by the structure and operation method of the combustion facilities and external weather conditions. Representative combustion bodies include automobiles.

자동차는 다른 대기오염 배출시설과는 달리 움직이면서 오염물질을 배출한다는 특징을 가지고 있는데, 생활수준이 향상되면서 자동차 사용이 급속하게 증가됨에 따라 자동차로 인한 대기오염 문제가 심각해지고 있다.Unlike other air pollution emission facilities, cars emit pollutants while moving, and as the use of automobiles increases rapidly as living standards improve, the air pollution problem caused by cars becomes serious.

따라서 우리나라에서도 이에 대한 규제가 강화되기 시작하였으며, 가솔린을 사용하는 린번 자동차의 경우에는 삼원촉매장치에 의하여 자동차 배기가스가 거의 완벽하게 정화될 수 있는 정도가 되었다.Therefore, in Korea, the regulation has begun to be strengthened, and in the case of lean burn cars using gasoline, the exhaust gas is almost completely purified by the three-way catalyst system.

그러나, 경유를 사용하는 디젤 자동차의 경우에는 문제가 다르다. 경유는 가솔린에 비해 가격이 싸고 열효율이 높기 때문에 경유를 연료로서 사용하는 디젤 자동차의 보급이 증가되고 있다. 그러나, 디젤 자동차는 배출되는 배기가스의 조성이 린번 자동차와는 다르기 때문에 그에 적합한 정화장치가 필요함에도 불구하고 이에 대한 대책이 미미한 실정이다.However, the problem is different in diesel vehicles using diesel. Since diesel is cheaper and has higher thermal efficiency than gasoline, diesel vehicles using diesel as fuel are increasing. However, since diesel vehicles have different composition of exhaust gas from lean burn cars, there is a slight countermeasure even though a proper purification device is required.

디젤 자동차는 린번 자동차와는 달리 질소산화물, 황산화물, 입자상 물질등과 같은 악성 대기오염 물질을 다량 배출하는데, 지금까지의 디젤 자동차용 배기가스 정화 장치는 주로 입자상 물질의 제거를 위한 촉매의 개발에 초점이 맞추어져 왔다. 입자상 물질은 산화시켜 제거하는 방법에 의해 정화될 수 있다.Diesel cars, unlike lean burn cars, emit large amounts of harmful air pollutants such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and particulate matter. Until now, diesel automobile exhaust gas purification devices have been mainly used to develop catalysts for removing particulate matter. Focus has been on. Particulate matter can be purified by a method of oxidation and removal.

한편, 디젤 자동차 배기가스의 또 다른 주요 성분인 질소산화물은 화석 연료의 연소 과정에서 생성되는 것으로서 산성비의 원인이면서 탄화수소와의 광화학 반응에 의해 오존과 광화학 스모그를 발생시키는 원인으로 알려져 대기 오염의 주범으로 인식되고 있다. 그런데, 이러한 질소산화물은 입자상 물질의 정화방법과는 달리 질소산화물을 환원시켜서 제거하는 방법에 의해 정화될 수 있다. 따라서 다량의 산소와 황산화물 (SOx), 특히 이산화황 (SO2) 분위기에서는 정화에 많은 어려움이 따른다.On the other hand, nitrogen oxide, another major component of diesel vehicle exhaust gas, is produced during the combustion of fossil fuels and is known to cause acid rain and to generate ozone and photochemical smog by photochemical reactions with hydrocarbons. It is recognized. However, the nitrogen oxide may be purified by a method of reducing and removing the nitrogen oxide, unlike the method for purifying particulate matter. Therefore, in a large amount of oxygen and sulfur oxides (SO x ), especially sulfur dioxide (SO 2 ) atmosphere is a lot of difficulties in the purification.

그러므로, 입자상 물질과 질소산화물을 동시에 효과적으로 제거할 수 있는 디젤 자동차용 정화 촉매를 개발하는 것은 현재의 기술 수준으로는 매우 어려운 것으로 판단된다.Therefore, it is considered difficult to develop a diesel car purification catalyst that can effectively remove particulate matter and nitrogen oxide at the same time.

통상, 자동차 배기가스 정화용 촉매의 두가지 주요 구성부는 담체와 주촉매 성분이다.Typically, the two main components of the catalyst for automobile exhaust purification are the carrier and the main catalyst component.

이중, 담체는 자신이 일정한 활성을 가지면서 촉매의 전체 특성을 결정짓는 중요한 부분인데, 자동차 배기가스 정화용 촉매의 담체로서 대표적인 것이 알루미나이다. 그러나, 알루미나는 디젤 엔진에 사용될 경우 저온에서 이산화황을 흡착하였다가 고온에서 삼산화황으로 산화시켜 방출하면서 입자상 물질 발생량을 증가시키고 촉매 활성과 내구성을 저하시킨다는 치명적인 결함이 있다. 이외에도 이산화티탄 및 이산화지르코니아가 단독으로 또는 복합체로서 사용될 수 있는데, 이들은 이산화황 흡착량이 적고 황산염 생성량도 적으나 고온에서는 비표면적이 급격하게 감소하기 때문에 담체로서의 역할을 충분히 할 수 없을 뿐 아니라 귀금속 및 전이 금속의 활성까지도 저하시켜 촉매의 열화를 촉진한다는 단점이 있다. 또 다른 예로서 이산화실리콘계 담체를 들 수 있는데, 이것은 이산화황 뿐 아니라 H2O에 대해서도 내피독성이 강하지만 고유의 활성 능력이 낮기 때문에 다량의 촉매 성분을 담지하여야 한다는 문제점이 있다.Of these, the carrier is an important part of determining the overall characteristics of the catalyst while having a certain activity, alumina is a representative of the catalyst for automobile exhaust gas purification. However, when used in diesel engines, alumina has a fatal defect that it adsorbs sulfur dioxide at low temperature, oxidizes and releases sulfur trioxide at high temperature, increasing the amount of particulate matter generated and lowering catalyst activity and durability. In addition, titanium dioxide and zirconia dioxide may be used alone or as a composite, and they may not serve as carriers as well because they have a small amount of sulfur dioxide adsorption and a small amount of sulfate, but the specific surface area decreases rapidly at high temperatures. There is also a disadvantage in that the activity of the catalyst is lowered to promote deterioration of the catalyst. Another example is a silicon dioxide-based carrier, which has a problem of having a large amount of catalyst components because it has a high endothelial toxicity to H 2 O as well as sulfur dioxide but has a low inherent activity.

한편, 촉매 성분으로는 통상 귀금속이 사용된다. 백금 및 팔라듐으로 대표되는 귀금속은 가솔린 자동차용 삼원촉매에서 보편적으로 사용되는 것으로서 탄화수소, 일산화탄소는 물론 질소산화물에 대해서도 상당히 높은 정화 활성을 나타내어 효과적인 촉매 성분임이 판명되었고, 이에 따라 디젤 자동차용 촉매성분으로도 널리 사용되고 있다.In addition, a noble metal is used normally as a catalyst component. Precious metals represented by platinum and palladium are commonly used in three-way catalysts for gasoline automobiles, and have been shown to be highly effective catalytic agents for hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides. It is widely used.

이중, 백금은 과량의 산화분위기에서 작동되는 디젤 엔진에 있어서도 비교적 우수한 질소산화물 정화 활성을 나타낸다는 잇점이 있는 반면, 300℃ 이상에서는 이산화황 가스를 극렬히 산화시켜 입자상 물질의 결정핵을 제공함으로써 입자상 물질의 생성량을 증가시키는 결과를 초래한다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 바나듐 산화물을 첨가하여 이산화황의 산화력을 억제하는 방안이 제시되었으나, 바나듐 산화물은 이산화황의 산화력은 물론 입자상 물질, 탄화수소, 일산화탄소 가스 등에 대한 산화활성까지도 저하시킬 뿐 아니라 촉매의 내구성도 감소시킨다.Of these, platinum has the advantage of showing a relatively good nitrogen oxide purification activity even in diesel engines operated in an excessive oxidizing atmosphere, whereas at 300 ° C or higher, sulfur dioxide is extremely oxidized to provide nuclei of particulate matter. There is a problem that results in increasing the amount of production. In order to overcome this problem, a method of suppressing the oxidation power of sulfur dioxide has been proposed by adding vanadium oxide, but vanadium oxide not only reduces the oxidation power of sulfur dioxide, but also the oxidation activity of particulate matter, hydrocarbons, carbon monoxide gas, etc. Decrease.

한편, 팔라듐은 450℃ 정도가 되어야 이산화황에 대한 산화활성을 나타낸다는 점에서는 유용하지만 저온에서의 산화 활성이 낮고 고온에서의 내구성이 떨어진다는 단점이 있다.On the other hand, palladium is useful in that it exhibits an oxidation activity against sulfur dioxide when it is about 450 ° C., but has a disadvantage of low oxidation activity at low temperatures and low durability at high temperatures.

또한, 귀금속들은 공통적으로 가격이 비쌀 뿐 아니라 한정된 매장량을 고려할 때 새로운 대체 촉매의 개발이 시급한 실정이다. 그러나, 아직까지는 이들을 완전히 대체할 수 있을 정도로 만족할만한 주촉매 성분이 발견되고 있지 않기 때문에 귀금속 사용량을 줄이는 대신 이들을 보조할 수 있는 전이금속, 희토류금속 및 이들의 산화물로 된 조촉매 성분을 첨가하는 것으로 만족하고 있다.In addition, precious metals are not only expensive in common, but also considering the limited reserves, it is urgent to develop new alternative catalysts. However, since no satisfactory main catalyst components have been found to replace them completely, instead of reducing the use of precious metals, it is possible to add a cocatalyst component of transition metals, rare earth metals and their oxides to assist them. I am satisfied.

그러나, 조촉매 성분은 초기 활성이 낮고 디젤차에 들어 있는 이산화황과 수분에 의하여 피독되어 전반적으로 장기 활성이 저하된다는 문제점이 있다.However, there is a problem that the promoter component has a low initial activity and is poisoned by sulfur dioxide and moisture in a diesel car, thereby deteriorating overall long-term activity.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 질소산화물 정화용 촉매, 특히 다량의 산소 및 황산화물 분위기에서도 질소산화물을 선택적으로 환원시켜 정화할 수 있는 질소산화물 정화용 촉매를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a catalyst for purifying nitrogen oxides, in particular, a catalyst for purifying nitrogen oxides which can be selectively reduced to purify nitrogen oxides even in a large amount of oxygen and sulfur oxide atmospheres.

본 발명의 기술적 과제는 담체부, 및 담체부 상에 담지된 촉매성분을 포함하는 자동차 배기가스 정화용 촉매에 있어서, 담체부가 산화구리 또는 산화철로부터 선택된 하나의 전이금속 산화물이 함침된 변성 이산화지르코니아이고, 촉매성분이 산화구리 또는 산화철로부터 선택된 다른 하나의 전이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매에 의하여 이루어질 수 있다.Technical problem of the present invention is a catalyst for automobile exhaust gas purification comprising a carrier part and a catalyst component supported on the carrier part, wherein the carrier part is modified zirconia dioxide impregnated with one transition metal oxide selected from copper oxide or iron oxide, The catalyst component may be made by a catalyst for automobile exhaust purification, characterized in that the other transition metal oxide selected from copper oxide or iron oxide.

도 1은 본 발명에 따른 담체인 Fe-Z4의 탄화수소에 대한 부분산화활성 및 이산화황의 산화활성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the partial oxidation activity and the oxidation activity of sulfur dioxide for the hydrocarbon of the carrier Fe-Z4 according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 담체인 Cu-Z4의 질소산화물 환원활성을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the nitrogen oxide reduction activity of the carrier Cu-Z4 according to the present invention.

도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 촉매의 질소산화물 환원활성을 설명하기 위한 도면이다.3 to 8 are views for explaining the nitrogen oxide reduction activity of the catalyst according to the present invention.

본 발명에 따른 변성 이산화지르코니아는 이산화지르코니아 분말의 총량에 대하여 0.01∼10중량%의 황산 (SO4 2-) 이온이 첨가된 것이다. 첨가량이 0.01중량% 미만이면 이산화지르코니아의 산적 특성이 나타나지 않으며, 반대로 10중량%를 초과하면 첨가량이 과다해져서 담체의 특성이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.The modified zirconia dioxide according to the present invention is added with 0.01 to 10% by weight of sulfuric acid (SO 4 2- ) ions based on the total amount of zirconia dioxide powder. If the amount is less than 0.01% by weight, the acidic properties of zirconia dioxide do not appear, on the contrary, if the amount is more than 10% by weight, the amount of the additive may be excessive to deteriorate the characteristics of the carrier.

또한, 담체부에서 전이금속 산화물의 함침량은 변성 이산화지르코니아의 총량을 기준으로 하여 0.1∼15중량%인 것이 바람직하다.In addition, the impregnation amount of the transition metal oxide in the carrier portion is preferably 0.1 to 15% by weight based on the total amount of modified zirconia dioxide.

또한, 담체부의 비표면적은 80∼120㎡/g인 것이 바람직한데, 600℃의 고온에서 열처리한 후에도 비표면적의 감소가 거의 일어나지 않는다.In addition, the specific surface area of the carrier portion is preferably 80 to 120 m 2 / g, but the decrease in specific surface area hardly occurs even after heat treatment at a high temperature of 600 ° C.

한편, 촉매 성분으로 사용되는 전이금속 산화물의 담지량은 담체부의 총량을 기준으로 하여 0.1∼15중량%, 바람직하게는 2∼4중량%이다.On the other hand, the supported amount of the transition metal oxide used as the catalyst component is 0.1 to 15% by weight, preferably 2 to 4% by weight, based on the total amount of the carrier portion.

또한, 본 발명에 따른 자동차 배기가스 정화용 촉매는 세륨 산화물 또는 프라세오디뮴 산화물과 같은 란탄족 금속 산화물, 및/또는 백금, 팔라듐 또는 로듐과 같은 귀금속을 조촉매 성분으로서 더 포함할 수 있다. 이때, 란탄족 금속 산화물 및 귀금속의 담지량은 담체부의 총량을 기준으로 하여 각각 1∼5중량% 및 0.5중량% 미만인 것이 바람직하다.In addition, the catalyst for automobile exhaust purification according to the present invention may further include lanthanide metal oxides such as cerium oxide or praseodymium oxide, and / or precious metals such as platinum, palladium or rhodium as cocatalyst components. At this time, the supported amount of the lanthanide metal oxide and the noble metal is preferably 1 to 5% by weight and less than 0.5% by weight based on the total amount of the carrier portion.

또한, 본 발명의 촉매는프로모터 성분으로서 바륨산화물, 니켈산화물 또는 몰리브덴산화물로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 그 함량은 담체부, 및 조촉매를 포함한 촉매성분의 0.1∼50중량%인 것이 바람직하다.In addition, the catalyst of the present invention may further include at least one selected from barium oxide, nickel oxide or molybdenum oxide as a promoter component, the content of which is from 0.1 to 50% by weight of the catalyst component including the carrier portion and the promoter desirable.

본 발명에 따른 자동차 배기가스 촉매의 제조방법은 본 발명의 분야에서 사용될 수 있는 방법이면 제한없이 사용될 수 있는데, 예를 들면 함침법, 공침법 및 인시피언트 웨트니스 (incipient wetness)법 등이 사용될 수 있다.The method for producing an automobile exhaust gas catalyst according to the present invention can be used without limitation as long as it can be used in the field of the present invention, for example, impregnation, coprecipitation and incipient wetness methods can be used. Can be.

본 발명의 원리는 다음과 같다.The principle of the present invention is as follows.

이산화지르코니아 분말은 원래 고체 산점이 낮으나 금속 산화물의 첨가에 따라 촉매 활성을 나타낸다. 그러나, 전술한 바와 같이 주촉매 성분으로서 담지되는 귀금속 및 전이금속의 활성을 저하시킬 뿐 아니라 600℃ 이상에서 비표면적의 감소와 함께 활성이 소멸되므로 장기 내구성이 약하다는 단점이 있다. 본 발명에서는 이산화지르코니아 분말의 격자상에 황산 이온 (SO4 2-)이 침입할 수 있도록 소정량의 황산 이온을 첨가함으로써 고온에서의 비표면적 감소를 막을 수 있을 뿐 아니라 담체 자체의 고온 활성을 개선시킨다.Zirconia dioxide powders originally have a low solid acid point but exhibit catalytic activity with the addition of metal oxides. However, as described above, not only the activity of the precious metal and the transition metal supported as the main catalyst component is lowered, but also the activity disappears with the decrease of the specific surface area at 600 ° C. or higher. In the present invention, by adding a predetermined amount of sulfate ions to penetrate the sulfate ions (SO 4 2- ) on the lattice of the zirconia dioxide powder, it is possible not only to prevent the reduction of specific surface area at high temperatures but also to improve the high temperature activity of the carrier itself. Let's do it.

또한, Fe는 탄화수소에 대한 부분산화력이 매우 우수한 금속이다. 따라서, 도 1에서 알 수 있듯이 변성 이산화지르코니아에 철 산화물을 함침시켜 제조한 담체는 탄화수소에 대하여 우수한 부분 산화력을 발휘하여 일산화탄소 가스를 발생시킴으로써 질소산화물에 대하여 우수한 환원활성을 나타낼 수 있으며, 특히 400∼500℃ 영역에서는 질소산화물에 대해서 우수한 환원활성을 나타냄에도 불구하고 이산화황에 대한 산화력은 전 온도 범위에 걸쳐 비교적 낮게 나타난다.Fe is also a metal with very good partial oxidation to hydrocarbons. Therefore, as can be seen in Figure 1, the carrier prepared by impregnating iron oxide in modified zirconia can exhibit excellent partial oxidation ability against hydrocarbons to generate carbon monoxide gas, thereby exhibiting excellent reducing activity against nitrogen oxides. In the region of 500 ° C, the oxidation power against sulfur dioxide is relatively low over the entire temperature range, although it shows excellent reducing activity against nitrogen oxides.

한편, 구리는 질소산화물의 대한 높은 환원활성을 나타내는 금속으로서, 도 2에서 알 수 있듯이, 변성 이산화지르코니아에 구리 산화물을 함침시켜 제조한 담체는 질소산화물의 환원 반응이 일산화탄소가 소모되는 영역과 일치하는 것으로 나타났다.On the other hand, copper is a metal exhibiting a high reduction activity of nitrogen oxide, and as shown in FIG. 2, a carrier prepared by impregnating copper oxide in modified zirconia has a reduction reaction of nitrogen oxide consistent with a region where carbon monoxide is consumed. Appeared.

따라서, 탄화수소를 산화시켜 일산화탄소를 발생시키는 철과 질소산화물에 대하여 높은 환원력을 나타내는 구리를 적정비율로 소정량 첨가한다면 산화분위기에서도 질소산화물에 대하여 높은 환원력을 얻을 수 있게 된다. 그러므로, 철을 담체에 함침시킨 경우에는 구리를 주촉매 성분으로서 담지하고, 반대로 구리를 담체에 함침시킨 경우에는 철을 주촉매 성분으로 담지하여 조합하는 것이 바람직하다.Therefore, if a predetermined amount of copper, which shows high reducing power with respect to iron and nitrogen oxides that oxidize hydrocarbons to generate carbon monoxide, is added in an appropriate ratio, high reducing power can be obtained with respect to nitrogen oxides even in an oxidizing atmosphere. Therefore, when iron is impregnated into the carrier, copper is supported as the main catalyst component. On the contrary, when copper is impregnated into the carrier, iron is preferably supported by the main catalyst component and combined.

또한, 본 발명에서는 귀금속 및/또는 란탄족 금속산화물 등을 조촉매 성분으로서 첨가하여 질소산화물의 정화효율을 높일 수 있으며 프로모터 성분을 더 포함함으로써 촉매 활성을 높일 수 있다.In addition, in the present invention, the noble metal and / or lanthanide metal oxide may be added as a cocatalyst component to increase the purification efficiency of the nitrogen oxide and further enhance the catalytic activity by further including a promoter component.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명할 것이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to this.

실시예 1Example 1

<촉매의 제조><Production of Catalyst>

4중량%의 황산이온이 첨가된 변성 이산화지르코니아 담체 (비표면적: 80∼130㎡/g)를 Fe(NO3)2의 수용액과 혼합한 다음, 건조시키고 500℃에서 3시간 동안 소성하여 5중량%의 Fe2O3가 첨가된 담체 분말 (이하, Fe-Z4로 칭한다)을 제조하였다.A modified zirconia dioxide carrier (specific surface area: 80 to 130 m 2 / g) added with 4% by weight of sulfate ions was mixed with an aqueous solution of Fe (NO 3 ) 2 , dried, calcined at 500 ° C. for 3 hours, and weighed 5%. A carrier powder (hereinafter referred to as Fe-Z4) to which% Fe 2 O 3 was added was prepared.

이어서, 40㎖의 증류수에 3.8g의 Cu(NO3)2·3H2O를 용해시킨후, 이 용액을 100g의 Fe-Z4 분말에 조금씩 가하면서 잘 혼합한 다음, 120℃에서 2시간 동안 건조 및 500℃에서 2시간 동안 소성하여 촉매인 1Cu/Fe-Z4를 제조하였다.Subsequently, after dissolving 3.8 g of Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O in 40 ml of distilled water, the solution was mixed well by adding little to 100 g of Fe-Z4 powder, and then dried at 120 ° C. for 2 hours. And calcined at 500 ℃ for 2 hours to prepare a catalyst 1Cu / Fe-Z4.

<촉매 활성의 측정><Measurement of Catalyst Activity>

제조된 촉매 분말을 0.5㎏f/㎠으로 압착하여 펠렛으로 만든 다음, 잘게 부수어서 크기가 1∼2㎜가 되는 것들만 체로 걸러내었다. 걸러진 입자를 2㎖만큼 취하여 반응기에 넣고 하기의 조건 하에서 질소산화물 정화활성을 측정하여 그 결과를 도 3에 도시하였다:The prepared catalyst powder was pressed into 0.5 kgf / cm 2, pelletized, and then sieved through only sieves of 1 to 2 mm in size. 2 ml of the filtered particles were taken into the reactor and the nitrogen oxide purifying activity was measured under the following conditions, and the results are shown in FIG.

가스조성: NO 500ppm, C3H6800ppm, O28%, CO214%, CO 2000ppm, SO2:200pp, H2O 10%, He 나머지량Gas composition: NO 500ppm, C 3 H 6 800ppm, O 2 8%, CO 2 14%, CO 2000ppm, SO 2 : 200pp, H 2 O 10%, He remaining amount

반응 온도: 200∼600℃Reaction temperature: 200-600 degreeC

공간 속도: 40,000/hSpace speed: 40,000 / h

실시예 2Example 2

<촉매의 제조><Production of Catalyst>

Fe(NO3)2수용액 대신에 Cu(NO3)2수용액을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법을 실시하여 2.9중량%의 CuO가 첨가된 담체 분말 (이하, Cu-Z4로 칭한다)을 제조하였다.Carrier powder to which 2.9% by weight of CuO was added (hereinafter referred to as Cu-Z4) was carried out in the same manner as in Example 1, except that Cu (NO 3 ) 2 aqueous solution was used instead of Fe (NO 3 ) 2 aqueous solution. Is called).

이어서, 40㎖의 증류수에 7.25g의 Fe(NO3)2·9H2O를 용해시킨후, 이 용액을 100g의 Cu-Z4 분말에 조금씩 가하면서 잘 혼합한 다음, 120℃에서 2시간 동안 건조 및 500℃에서 2시간 동안 소성하여 촉매인 1Fe/Cu-Z4를 제조하였다Subsequently, 7.25 g of Fe (NO 3 ) 2 .9H 2 O was dissolved in 40 ml of distilled water, and the solution was mixed well by adding little to 100 g of Cu-Z4 powder, followed by drying at 120 ° C. for 2 hours. And calcining at 500 ° C. for 2 hours to prepare 1Fe / Cu-Z4 as a catalyst.

<촉매 활성의 측정><Measurement of Catalyst Activity>

실시예 1에서와 동일한 조건 및 방법으로 측정하였으며 그 결과를 도 4에 나타내었다.Measurements were made under the same conditions and methods as in Example 1, and the results are shown in FIG. 4.

실시예 3Example 3

40㎖의 증류수에 11.4g의 Cu(NO3)2·3H2O를 용해시키는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법을 실시하여 촉매인 3Cu/Fe-Z4를 제조하였다.A catalyst 3Cu / Fe-Z4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 11.4 g of Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O was dissolved in 40 ml of distilled water.

이어서, 실시예 1에서와 동일한 조건 및 방법으로 측정하였으며 그 결과를 도 5에 나타내었다.Then, the same conditions and methods as in Example 1 were measured, and the results are shown in FIG. 5.

실시예 4Example 4

40㎖의 증류수에 22.8g의 Cu(NO3)2·3H2O를 용해시키는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법을 실시하여 촉매인 6Cu/Fe-Z4를 제조하였다.A catalyst 6Cu / Fe-Z4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 22.8 g of Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O was dissolved in 40 ml of distilled water.

이어서, 실시예 1에서와 동일한 조건 및 방법으로 측정하였으며 그 결과를 도 6에 나타내었다.Subsequently, measurement was carried out under the same conditions and methods as in Example 1, and the results are shown in FIG. 6.

실시예 5Example 5

40㎖의 증류수에 11.4g의 Cu(NO3)2·3H2O 및 0.045g의 [Pt(NH3)]4ClH2O를 용해시키는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법을 실시하여 촉매인 0.025Pt3Cu/Fe-Z4를 제조하였다.The same manner as in Example 1 except for dissolving 11.4g of Cu (NO 3) 2 · 3H 2 O and 0.045g of [Pt (NH 3)] 4 Cl 2 · H 2 O in distilled water at 40㎖ Was carried out to prepare 0.025 Pt 3 Cu / Fe-Z 4 as a catalyst.

이어서, 실시예 1에서와 동일한 조건 및 방법으로 측정하였으며 그 결과를 도 7에 나타내었다.Then, the same conditions and methods as in Example 1 were measured, and the results are shown in FIG. 7.

실시예 6Example 6

실시예 3에서 수득된 촉매 3Cu/Fe-Z4 94g에 6g의 BaO를 혼합하여 촉매인 3Cu/Fe-Z4 + 6BaO를 제조하였다.6 g of BaO was mixed with 94 g of the catalyst 3Cu / Fe-Z4 obtained in Example 3 to prepare 3Cu / Fe-Z4 + 6BaO as a catalyst.

이어서, 실시예 1에서와 동일한 조건 및 방법으로 측정하였으며 그 결과를 도 8에 나타내었다.Subsequently, the same conditions and methods as in Example 1 were measured and the results are shown in FIG. 8.

도 3 및 4를 비교하여 보면, Cu-Z4 담체에 Fe를 담지한 경우보다 Fe-Z4 담체에 Cu를 담지한 촉매가 질소산화물 활성면에서는 더 우수하다는 것을 알 수 있다.Comparing FIGS. 3 and 4, it can be seen that the catalyst supporting Cu on the Fe-Z4 carrier is better in terms of nitrogen oxide activity than when Fe is supported on the Cu-Z4 carrier.

또한, 도 3, 5 및 6을 비교하여 보면, Cu 담지량이 담체 총량에 대하여 3중량% 정도일 때 가장 우수한 질소산화물 정화율을 나타내는 것을 알 수 있다.3, 5, and 6, it can be seen that the most excellent nitrogen oxide purification rate when the amount of Cu supported is about 3% by weight relative to the total amount of the carrier.

또한, 도 7 및 8을 도 5와 비교하여 보면, 귀금속을 조촉매 성분으로서 더 담지하였거나, 프로모터 성분을 더 혼합한 경우에 더 우수한 질소산화물 정화율을 나타내는 것을 알 수 있다.In addition, when comparing Figs. 7 and 8 with Fig. 5, it can be seen that when the noble metal is further supported as a promoter component or when a promoter component is further mixed, it shows better nitrogen oxide purification rate.

본 발명에 따른 자동차 배기가스 정화용 촉매는 과산소 분위기 하에서도 이산화황에 대한 산화율은 낮게 유지하면서 질소산화물에 대하여 높은 정화율을 나타낸다.The catalyst for purifying automobile exhaust gas according to the present invention exhibits a high purification rate for nitrogen oxides while maintaining a low oxidation rate for sulfur dioxide even under an atmosphere of peroxygen.

Claims (11)

담체부, 및 담체부 상에 담지된 촉매성분을 포함하는 자동차 배기가스 정화용 촉매에 있어서,A catalyst for automobile exhaust gas purification comprising a carrier part and a catalyst component supported on the carrier part, 담체부가 산화구리 또는 산화철로부터 선택된 하나의 전이금속 산화물이 함침된 변성 이산화지르코니아이고,The carrier portion is a modified zirconia dioxide impregnated with one transition metal oxide selected from copper oxide or iron oxide, 촉매성분이 산화구리 또는 산화철로부터 선택된 다른 하나의 전이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.A catalyst for automobile exhaust gas purification, characterized in that the catalyst component is another transition metal oxide selected from copper oxide or iron oxide. 제1항에 있어서, 변성 이산화지르코니아가 이산화지르코니아에 황산 이온 (SO4 2-)이 도핑된 것임을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.The catalyst for purification of automobile exhaust gas according to claim 1, wherein the modified zirconia dioxide is doped with sulfate ions (SO 4 2- ) in zirconia dioxide. 제2항에 있어서, 황산 이온의 도핑량이 이산화지르코니아 총량에 대하여 0.01∼10중량%인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.3. The catalyst for automobile exhaust gas purification according to claim 2, wherein the doping amount of sulfate ions is 0.01 to 10% by weight based on the total amount of zirconia dioxide. 제1항에 있어서, 담체부에서 전이금속 산화물의 함침량이 변성 이산화지르코니아의 총량을 기준으로 하여 0.1∼15중량%인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.The catalyst for purifying automobile exhaust gas according to claim 1, wherein the impregnation amount of the transition metal oxide in the carrier is 0.1 to 15% by weight based on the total amount of the modified zirconia dioxide. 제1항에 있어서, 담체부의 비표면적이 80∼120㎡/g인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.The catalyst for automobile exhaust gas purification according to claim 1, wherein the specific surface area of the carrier portion is 80 to 120 m 2 / g. 제1항에 있어서, 촉매 성분으로 사용되는 전이금속 산화물의 담지량이 담체부의 총량을 기준으로 하여 0.1∼15중량%인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.The catalyst for automobile exhaust gas purification according to claim 1, wherein the supported amount of the transition metal oxide used as the catalyst component is 0.1 to 15% by weight based on the total amount of the carrier portion. 제1항에 있어서, 조촉매 성분으로서 담체부 총량에 대하여 1∼5중량%의 란탄족 금속 산화물 또는 5중량% 미만의 귀금속을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.The catalyst for purifying automobile exhaust gas according to claim 1, further comprising 1 to 5% by weight of lanthanide metal oxide or less than 5% by weight of a noble metal with respect to the total amount of the carrier portion as a promoter component. 제7항에 있어서, 란탄족 금속 산화물이 세륨 산화물 또는 프라세오디뮴 산화물인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.8. The catalyst for automobile exhaust purification according to claim 7, wherein the lanthanide metal oxide is cerium oxide or praseodymium oxide. 제7항에 있어서, 귀금속이 백금, 팔라듐 또는 로듐인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.8. The catalyst for automobile exhaust purification according to claim 7, wherein the precious metal is platinum, palladium or rhodium. 제1항에 있어서, 프로모터 성분으로서 바륨산화물, 니켈산화물 또는 몰리브덴산화물로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.2. The catalyst for automobile exhaust purification according to claim 1, comprising at least one selected from barium oxide, nickel oxide or molybdenum oxide as a promoter component. 제10항에 있어서, 프로모터 성분의 함량이 담체부 및 촉매 성분의 총량에 대하여 0.1∼50중량%인 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스 정화용 촉매.11. The catalyst for automobile exhaust gas purification according to claim 10, wherein the content of the promoter component is 0.1 to 50% by weight based on the total amount of the carrier portion and the catalyst component.
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