KR20010037200A

KR20010037200A - 디젤엔진용 산화촉매

Info

Publication number: KR20010037200A
Application number: KR1019990044585A
Authority: KR
Inventors: 인치범
Original assignee: 이계안; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2001-05-07

Abstract

본 발명은 디젤엔진용 산화촉매에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감마-알루미나(γ-Al₂O₃)와 산화티타늄(TiO₂) 담지체에 일정량의 팔라듐(Pd)이 담지되어 이루어진 팔라듐(Pd) 촉매에 조촉매로서 산화구리(CuO)를 담지시킴으로써, 유기 가용성분은 정화시키면서 황산염의 생성을 월등히 억제할 수 있어 디젤엔진의 배기가스를 효율적으로 제거할 수 있는 디젤엔진용 산화촉매에 관한 것이다.

Description

디젤엔진용 산화촉매{Oxidation catalyst for diesel engine}

디젤엔진용 산화촉매는 가솔린 촉매와는 달리 가스상인 하이드로카본(HC), 일산화탄소(CO) 뿐만 아니라, 입자상 물질(PM, particulate matter) 중의 유기 가용성분(SOF, soluble organic fraction)도 정화시켜야 한다. 상기 입자상 물질은 크게 3 가지, 즉 고상탄소 입자인 수트(soot), 유기 가용성분 및 황산염(sulfate)으로 구분된다. 그런데, 디젤엔진용 산화촉매는 유기가용 성분은 정화시켜야 하나, 경유 중에 포함된 황(S) 성분이 연소시에 이산화황(SO₂)이 되어 이것이 산화촉매에서 산화되면서 물과 반응해 생성되는 황산염의 생성을 최대한 억제하는 것이 중요하다. 황산염의 생성을 억제하는 이유는 생성된 황산염이 오히려 입자상 물질의 양을 증가시키는 문제를 야기 시키기 때문이다. 따라서, 유기 가용성분은 정화시키면 황산염의 생성을 최대한 억제할 수 있는 디젤엔진용 산화 촉매가 절실히 요구되는 것이다.

따라서, 본 발명은 감마-알루미나(γ-Al₂O₃)와 산화티타늄(TiO₂) 담지체에 일정량의 팔라듐이 담지되어 이루어진 팔라듐 촉매에 산화구리(CuO)를 조촉매로 담지시킴으로써, 유기 가용성분은 정화시키면서 황산염의 생성을 월등히 억제할 수 있는 디젤엔진용 산화촉매를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 모의 가스 평가를 수행할 경우, 촉매들의 하이드로카본(HC)의 전환율을 나타낸 그래프이다.

도 2는 모의 가스 평가를 수행할 경우, 촉매들의 이산화황(SO₂)의 전환율을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 감마-알루미나(γ-Al₂O₃)와 산화티타늄(TiO₂) 담지체에 팔라듐(Pd)이 0.1 ∼ 5 g/ℓ로 담지된 팔라듐 촉매에, 조촉매로서 산화구리(CuO)가 0.1 ∼ 30 g/ℓ로 담지된 디젤엔진용 산화촉매를 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 하기로 한다.

본 발명은 촉매의 삼차원 구조체로 코디에라이트 세라믹을 사용하고, 감마-알루미나(γ-Al₂O₃)와 산화티타늄(TiO₂) 담지체에 일정량의 팔라듐이 담지된 팔라듐 촉매에 조촉매로서 산화구리(CuO)가 일정량으로 담지된 디젤엔진용 산화촉매에 관한 것이다.

먼저, 본 발명은 촉매의 삼차원 구조체로 코디에라이트 세라믹을 사용하므로 넓은 촉매 활성 표면적을 얻을 수 있다.

본 발명은 감마-알루미나(γ-Al₂O₃)와 산화티타늄(TiO₂) 담지체에 팔라듐염산염(PdCl₂) 및 팔라듐질산염 중에서 선택된 팔라듐 전구체가 담지된 것이다. 이때, 본 발명에서는 상기 팔라듐 촉매의 담지량을 0.1 ∼ 5 g/ℓ로 하는 바, 만일 담지량이 0.1 g/ℓ 미만이면 촉매의 정화 효율이 낮아 바람직하지 않고, 반면에 5 g/ℓ를 초과하면 황산염을 생성시켜 오히려 배기가스 성분을 증가시켜 바람직하지 않다.

한편, 본 발명은 상기 팔라듐 촉매에 추가적으로 조촉매로서 산화구리(CuO)를 조촉매로 담지시키는 것을 가장 큰 특징으로 하는 바, 이렇게 조촉매로서 산화구리(CuO)를 담지시킨 이유는 팔라듐의 산화력은 다소 감소시키나 이산화황의 산화반응을 억제하여 유기 가용성분은 정화시키면서 황산염의 생성을 월등히 억제할 수 있기 때문이다. 이때, 본 발명에서는 산화구리(CuO)를 0.1 ∼ 30 g/ℓ로 담지시킨다. 만일 상기 산화구리(CuO)의 담지량이 0.1 g/ℓ 미만일 경우에는 이산화황 산화억제 효과가 없어서 바람직하지 않고, 반면에 30 g/ℓ를 초과하여 과량이 담지될 경우에는 팔라듐의 산화력을 크게 낮추어 다른 배기성분의 정화 효율도 낮추므로 바람직하지 않다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

비교예 및 실시예 1 ∼ 4

감마-알루미나(γ-Al₂O₃)와 산화티타늄(TiO₂) 분체를 습식 분쇄하여 슬러리로 제조한 후, 세라믹 담지체(코디에라이트 담지체)에 130 g/ℓ의 담지량으로 도포한 후, 150℃의 온도에서 3 시간 동안 건조시켰다. 그리고, 다시 500 ℃의 온도에서 3 시간 동안 소성시켰다. 그 다음에 PdCl₂용액에 담지시켜 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 담지량으로 팔라듐(Pd)을 담지시켜 150 ℃의 온도에서 3 시간동안 건조, 500 ℃의 온도로 3 시간동안 소성 시킨 다음, 다시 Cu(NO₃)₃·3H₂O 용액에 침적하여 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 담지량으로 산화구리(CuO)를 담지시킨 후, 상기 조건으로 건조, 소성시켜 촉매를 제조하였다. 이때, 담지되는 촉매의 담지량은 용액의 농도로 조절하였다.

그리고, HC와 SO₂의 전환율을 측정하였다. 이때, 측정은 모의 가스 평가방법으로 촉매 입구 온도를 100 ∼ 500℃로 변화시키면서 다음 표 2의 가스 조성으로 50,000/시간의 공간속도(space velocity)로 수행하였다. 그 결과를 첨부도면 도 1 ∼ 2에 나타내었다.

첨부도면 도 1 ∼ 2의 그래프를 통해서 볼 때, 산화구리(CuO)를 함유한 디젤엔진용 산화촉매는 HC 정화율은 다소 떨어지지만(이는 조촉매 처리시 일반적인 현상임), SO₂의 산화가 크게 억제됨을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 감마-알루미나(γ-Al₂O₃)와 산화티타늄(TiO₂) 담지체에 일정량의 팔라듐이 담지된 팔라듐 촉매에 산화구리(CuO)를 조촉매로 담지시킴으로써, 유기 가용성분은 정화시키면서 황산염의 생성을 월등히 억제할 수 있어 디젤엔진의 배기가스를 효율적으로 제거할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

감마-알루미나(γ-Al₂O₃)와 산화티타늄(TiO₂) 담지체에 팔라듐이 0.1 ∼ 5 g/ℓ로 담지된 팔라듐 촉매에 조촉매로서 산화구리(CuO)가 0.1 ∼ 30 g/ℓ로 담지된 것임을 특징으로 하는 디젤엔진용 산화촉매.
제 1 항에 있어서, 상기 팔라듐 촉매는 감마-알루미나(γ-Al₂O₃)와 산화티타늄(TiO₂)을 담지체에 팔라듐염산염(PdCl₂) 및 팔라듐질산염 중에서 선택된 팔라듐 전구체가 담지된 것임을 특징으로 하는 디젤엔진용 산화촉매.
제 1 항에 있어서, 상기 촉매의 삼차원 구조체로는 코디에라이트 세라믹을 사용하는 것임을 특징으로 하는 디젤 산화 촉매.