KR20030004732A - Ｃｎｇ 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법 - Google Patents

Ｃｎｇ 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20030004732A
KR20030004732A KR1020010040376A KR20010040376A KR20030004732A KR 20030004732 A KR20030004732 A KR 20030004732A KR 1020010040376 A KR1020010040376 A KR 1020010040376A KR 20010040376 A KR20010040376 A KR 20010040376A KR 20030004732 A KR20030004732 A KR 20030004732A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
exhaust gas
ceramic carrier
cng
supported
Prior art date
Application number
KR1020010040376A
Other languages
English (en)
Inventor
인치범
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020010040376A priority Critical patent/KR20030004732A/ko
Publication of KR20030004732A publication Critical patent/KR20030004732A/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0225—Coating of metal substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/038—Precipitation; Co-precipitation to form slurries or suspensions, e.g. a washcoat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209—Other metals
    • B01D2255/2092—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/40—Mixed oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00769—Details of feeding or discharging
    • B01J2208/00787—Bringing the solid in the form of a slurry before feeding it to the reactor

Abstract

본 발명은 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세라믹 담체 1L당 활성 알루미나(γ-Al2O3), 조촉매(La2O3, CeO2, BaO) 및 촉매 활성 물질로 0.1 ∼ 10 g의 귀금속이 담지되어 제조된 CNG 자동차 배기가스 저감 촉매를 제조함으로써 배기가스의 대부분을 차지하는 메탄을 효율적으로 정화시키는 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

ＣＮＧ 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법{Catalysts and Their Manufacturing Process}
본 발명은 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세라믹 담체 1L당 활성 알루미나(γ-Al2O3), 조촉매(La2O3, CeO2, BaO) 및 촉매 활성 물질로 0.1 ∼ 10 g의 귀금속이 담지되어 제조된 CNG 자동차 배기가스 저감 촉매를 제조함으로써 배기가스의 대부분을 차지하는 메탄을 효율적으로 정화시키는 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
CNG(Compressed Natural Gas ; 압축천연가스)는 넓게는 천연으로 지중에서 산출하는 가스를 말하지만, 보통 탄화수소를 주성분으로 하는 가연성가스를 가리킨다. CNG의 종류로는 유전지대에서 나오는 유전가스, 탄전지대에서 나오는 탄전가스, 석유나 석탄의 성인과는 관계없이 물에 녹아 존재하는 수용성가스로 대별된다. 탄전가스, 수용성가스는 메탄을 주성분으로 하고, 이산화탄소, 산소, 질소 등을 함유하지만 상온에서는 가압하여도 액화하지 않으므로 드라이가스라고 하며, 유전가스는 메탄 외에 프로판, 부탄 등을 함유하고 가압하면 상온에서 액화하므로 웨트가스라고 불린다.
차량에 CNG를 연료로 사용할 경우에는 가격이 싸고 경제성이 뛰어나며 혼합기가 가스상태로 공기와 혼합되어 실린더로 들어감으로써 그 상태가 균일하고 이론 공기혼합비에 가까운 값에서 완전 연소되기 때문에 연소의 효율이 높으며 엔진이 조용할 뿐만 아니라 연소속도가 가솔린보다 느리고 옥탄가가 높으므로 노킹현상이 없다는 장점이 있다.
그리고, CNG엔진은 경제성이 뛰어나며 연료비, 엔진오일 주입비, 엔진수명 등이 가솔린에 비해 탁월하며, 비점이 낮기 때문에 실린더 내에서 완전히 기화되어 오일을 묽게 만들지 않으며, 카본이 잘 생기지 않는다. 또한, 첨가제를 사용하지 않으므로 카본이나 회분에 의해 오일을 더럽히는 일이 없고 유황성분이 거의 없어 배기가스로 인한 금속 부식현상이 일어나지 않는다. 그래서, 대기오염이 적고 위생적이며 유독성 물질인 CO의 함량이 적어 배기가스의 냄새가 거의 없고 연기도 거의 없다.
그러나, 최근 환경에 대한 관심이 고조되면서 이에 따라 환경규제가 점점 더 엄격해지고 있어 CNG 자동차에 대해 활발한 연구가 진행되고 있다.
따라서, CNG 자동차용 배기가스를 정화할 수 있는 촉매를 개발하고 있는 실정이다. 현재 CNG 배기가스 정화촉매로는 대부분 기존의 가솔린 자동차의 삼원촉매가 쓰이고 있으나, 연료과잉분위기(Lean Burn)에서 작동하는 CNG 자동차에서는 메탄의 정화효율이 극히 낮은 편이다
이에, 본 발명자는 상기와 같은 점을 감안하여 연구한 결과, 세라믹 담체 1L당 활성 알루미나(γ-Al2O3), 조촉매(La2O3, CeO2, BaO) 및 촉매 활성 물질이 담지되어 제조된 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 CNG 자동차 배기가스 주성분인 메탄을 효율적으로 정화할 수 있는 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 라이트-오프 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 세라믹 담체 1L당 활성 알루미나(γ-Al2O3), 조촉매(La2O3, CeO2, BaO) 및 촉매 활성 물질이 담지되어 제조된 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매를 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매는 세라믹 담체 1L당 20 ∼ 200 g의 γ-Al2O3, 0 ∼ 50 g의 La2O3, 0 ∼ 50 g의 CeO2, 0 ∼ 20 g의 BaO, 및 촉매 활성 물질로서 0.1 ∼ 10 g의 귀금속을 담지하여 제조한다.
상기 촉매 활성 물질은 팔라듐, 플라티늄, 로듐 및 이들 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 것으로 사용한다. 촉매 활성 물질은 세라믹 담체 1L당 0.1 내지 10 g를 담지시키는 것이 바람직하며, 만일 이의 함량이 0.1 g 미만이면 메탄의 정화활성이 낮은 문제점이 있으며, 10 g 을 초과하면 더 이상의 메탄의 정화활성의 향상을 얻을 수 없는 문제점이 있다. 또한, 세라믹 담체에 대한 담지를 위한 귀금속은 귀금속 염화물, 질산염 및 초산염 등의 형태로 담지된다.
한편, 촉매에서 담지층으로 사용되는 활성 알루미나(γ-Al2O3) 및 조촉매로 사용되는 La2O3, CeO2및 BaO은 산화물, 질산염, 초산염 및 황산염 등의 형태로 담지된다. 이때 활성 알루미나는 세라믹 담체 1L 당 20 ∼ 200 g을 사용하는 것이 바람직하며, 20 g 미만 사용하면 충분한 활성표면적을 만들어 주기 어려운 문제가 있고, 200 g 초과하면 엔진에 배압이 심하게 걸리는 문제점이 있다. 조촉매로 사용되는 La2O3와 CeO2은 각각 50 g 이하 사용하는 것이 바람직하며, BaO은 20 g 이하 사용하는 것이 바람직하다. 상기 함량을 벗어나면 오히려 촉매활성을 떨어뜨릴 수 있는 문제가 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 : 팔라듐(Pd) 담지 촉매의 제조
란타나(La2O3)가 5% 도핑되었으며 비표면적이 100 m2/g인 활성 알루미나(γ-Al2O3) 분체와, 비표면적이 각각 4 m2/g인 CeO2분체와 BaO 분체를 습식 분쇄하여 슬러리를 제조하였다. 이에 팔라듐염화염(H2PdCl6)를 섞어 슬러리를 제조하였다. 그 후, 상기 슬러리를 세라믹 담체에 담지하기 위해 도포하였는데, 담지량은 세라믹 담체 1L당 활성 알루미나 100 g, CeO210 g, 및 BaO가 5 g이었다. 이어서, 상기 도포된 세라믹 담체를 건조시킨 다음, 500 ℃의 온도에서 소성하였다. 이때, 세라믹 담체 1L당 담지된 Pd의 양은 각각 2.47 g(실시예 1), 3.53 g(실시예 2), 4.24 g(실시예 3)이었다.
실시예 1
상기 제조예와 같이 제조된 Pd의 담지량이 세라믹 담체 1L당 2.47 g인 Pd 촉매로 촉매가 프레시(Fresh)한 상태에서 라이트-오프 테스트(Light-off Test)를 실시하였다.
이때의 모델가스 조성은 다음 표 1과 같으며, 상온에서 450 ℃까지 15 ℃/min의 승온속도로 메탄의 정화 효율을 측정하였다. 이때의 공간속도는80,000/hr이었다. 그 결과는 도 1에 나타내었다.
모델가스의 조성
성분 CH4 CO NO O2 H2O CO2 N2
조성 900 ppm 350 ppm 550 ppm 8.52% 10% 7.51% 발렌스
라이트-오프 테스트에 있어서, 상기 촉매의 메탄이 50% 정화되는 온도(LOT50)를 측정하였다. LOT50은 328 ℃이었다.
실시예 2
상기 실시예1과 제조방법은 같으며 Pd의 담지량이 세라믹 담체 1L당 3.53 g인 Pd 촉매로 라이트-오프 테스트시, LOT50은 308 ℃이었다. 그 결과는 도1에 나타내었다.
실시예 3
상기 실시예1과 제조방법은 같으며 Pd의 담지량이 세라믹 담체 1L당 4.24 g인 Pd 촉매로 라이트-오프 테스트시, LOT50은 298 ℃이었다. 그 결과는 도1에 나타내었다.
비교예
현재 가솔린 촉매로 사용되고 있는 Pd 촉매로 Pd의 담지량이 세라믹 담체 1L당 5.30 g이고 라이트-오프 테스트시, LOT50은 375 ℃이었다. 그 결과는 도1에나타내었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 촉매를 사용하면 CNG 자동차 배기가스 중의 대부분을 차지하는 메탄올을 효율적으로 정화시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 세라믹 담체 1L당 20 ∼ 200 g의 활성 알루미나(γ-Al2O3), 조촉매로서 0 ∼ 50 g의 La2O3,0 ∼ 50 g의 CeO2, 0 ∼ 20 g의 BaO, 및 촉매 활성 물질로서 0.1 ∼ 10 g의 귀금속을 담지한 것을 특징으로 하는 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 촉매 활성 물질은 팔라듐, 플라티늄, 로듐 및 이들 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 담체에 대한 담지를 위한 귀금속은 귀금속 염화물, 질산염 또는 초산염의 형태로 담지된 것임을 특징으로 하는 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 활성 알루미나(γ-Al2O3) 및 조촉매로 사용되는La2O3, CeO2및 BaO은 산화물, 질산염, 초산염 또는 황산염의 형태로 담지된 것임을 특징으로 하는 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매의 제조방법.
  5. 청구항 1의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 CNG 자동차 배기가스 정화용 촉매.
KR1020010040376A 2001-07-06 2001-07-06 Ｃｎｇ 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법 KR20030004732A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010040376A KR20030004732A (ko) 2001-07-06 2001-07-06 Ｃｎｇ 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010040376A KR20030004732A (ko) 2001-07-06 2001-07-06 Ｃｎｇ 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20030004732A true KR20030004732A (ko) 2003-01-15

Family

ID=27713729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010040376A KR20030004732A (ko) 2001-07-06 2001-07-06 Ｃｎｇ 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20030004732A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100461125B1 (ko) * 2002-05-06 2004-12-13 현대자동차주식회사 압축천연가스 자동차 배기가스 정화용 촉매

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0142859A2 (en) * 1983-11-21 1985-05-29 Nissan Motor Co., Ltd. Catalytic purification of exhaust gas of internal combustion engine using lean mixture
JPH03207446A (ja) * 1989-07-06 1991-09-10 Mazda Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
US5063192A (en) * 1989-07-06 1991-11-05 Mazda Motor Corporation Catalyst for purification of exhaust gases
US5176887A (en) * 1991-10-07 1993-01-05 Ford Motor Company Treating emissions from engines fueled by compressed natural gas
JPH09141106A (ja) * 1995-11-16 1997-06-03 Nissan Motor Co Ltd 排気ガス浄化用触媒
EP1199096A1 (en) * 2000-10-21 2002-04-24 Degussa AG Catalyst for destruction of CO, VOC, and halogenated organic emissions

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0142859A2 (en) * 1983-11-21 1985-05-29 Nissan Motor Co., Ltd. Catalytic purification of exhaust gas of internal combustion engine using lean mixture
JPH03207446A (ja) * 1989-07-06 1991-09-10 Mazda Motor Corp 排気ガス浄化用触媒
US5063192A (en) * 1989-07-06 1991-11-05 Mazda Motor Corporation Catalyst for purification of exhaust gases
US5176887A (en) * 1991-10-07 1993-01-05 Ford Motor Company Treating emissions from engines fueled by compressed natural gas
JPH09141106A (ja) * 1995-11-16 1997-06-03 Nissan Motor Co Ltd 排気ガス浄化用触媒
EP1199096A1 (en) * 2000-10-21 2002-04-24 Degussa AG Catalyst for destruction of CO, VOC, and halogenated organic emissions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100461125B1 (ko) * 2002-05-06 2004-12-13 현대자동차주식회사 압축천연가스 자동차 배기가스 정화용 촉매

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0562516B1 (en) Method for purifying exhaust gas
JP6053811B2 (ja) 排気ガス処理のための担持貴金属触媒
EP1356863A1 (en) Catalyst for purifying methane-containing waste gas and method of purifying methane-containing waste gas
JPH08229395A (ja) 排気ガス浄化用触媒
BRPI0613437A2 (pt) catalisador e método para o tratamento de gás de exaustão automotivo
KR100670221B1 (ko) 압축천연가스 자동차 배기가스 산화활성 개선 촉매
US6685899B1 (en) Catalyst and method for purifying exhaust gas from vehicle engines
KR100908049B1 (ko) 천연가스 자동차 배기가스 정화용 촉매
US6399035B1 (en) Reduction purification method of nitrogen oxide-containing exhaust gas
JPH03207445A (ja) ＣｅとＵ、および金属を含む内燃機関排出汚染物質の転換用多機能触媒および調製法
US6126912A (en) Process and catalyst comprising at least one EU-1 and/or NU-86 and/or NU-87 zeolite for reducing oxides of nitrogen in an oxidizing medium
JPH09173850A (ja) 非選択性酸化触媒およびその使用方法
CN108472630B (zh) 用于压缩天然气燃烧系统废气的氧化催化剂
Gonzalez-Velasco et al. Preparation, activity and durability of promoted platinum catalysts for automotive exhaust control
KR100461125B1 (ko) 압축천연가스 자동차 배기가스 정화용 촉매
US20230219064A1 (en) Exhaust gas emissions abatement system
JPH06126134A (ja) 排ガス中の窒素酸化物の浄化方法
KR20030004732A (ko) Ｃｎｇ 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 이의 제조방법
JP3267862B2 (ja) ディーゼルエンジン排ガス浄化触媒およびそれを用いた排ガス浄化方法
JP3217602B2 (ja) 内燃機関排気ガス浄化用触媒の活性化方法
KR20030024085A (ko) 린번엔진 자동차의 배기가스 정화용 촉매 및 그 제조방법
KR100230874B1 (ko) 압축천연가스 자동차 배기가스 정화용 촉매 및 그의 정화 방법
JPH1066867A (ja) 排気ガス浄化用触媒および該触媒による排気ガス浄化方法
JP3871992B2 (ja) 燃料直噴式ガソリンエンジン排気ガスの浄化触媒、燃料直噴式ガソリンエンジン排気ガスの浄化方法
CN116809061A (zh) 一种表面负载氧化钇的铂钯铈锆铝催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application