KR20050067114A - 휘발성유기화합물 제거 나노촉매 및 제조방법 - Google Patents

휘발성유기화합물 제거 나노촉매 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

내화성 무기산화물로 알루미나와 Sm2O3 고체 분말상에 귀금속과 전이금속이 담지된 촉매를 건조하고 300℃ ∼ 600℃ 사이에서 소성하고 촉매의 구조적 변화를 일으켜 나노화 시키며, 촉매의 활성을 증가시키며, 휘발성유기화합물을 저온에서 완전히 산화하여 이산화탄소와 물로 변환시키는 촉매 및 제조방법

Description

휘발성유기화합물 제거 나노촉매 및 제조방법{NANO CATALYST AND PREPARATION METHOD FOR REMOVAL OF VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS}
종래의 촉매제조 방법은 무기성 내화물로 알루미나를 분말 또는 펠렛에 귀금속으로 백금을 담지시킨 촉매를 사용하여 300℃∼700℃에서 소성하여 사용하여 왔다. 백금 사용량 및 제조방법에 따라 휘발성유기화합물을 제거하는 성능에 많은 차이가 있으며, 고온에서도 완전산화가 어려운 단점들을 가지고 있었다. 또한 불완전 산화로 인하여 산화 부산물 및 포름알데히드 생성이 많아져 악취가 발생하고 있다.
본 발명에서는 종래의 기술에 나타난 단점들을 제거하여, 저온에서 휘발성유기화합물을 완전산화시켜 악취를 제거하며, 촉매의 비활성화를 방지하는 휘발성유기화합물 제거 나노촉매 및 제조방법들 제공하는데 있다.
본 발명에 사용되는 방법은 무기성 내화물로 알루미나와 Sm2O3를 분말 또는 펠렛을 110℃에서 12시간동안 건조시키고 여기에 백금족(A)금속으로 팔라듐, 백금, 이리듐중 하나 이상의 금속을 사용하고 전이금속(B)으로 코발트, 크룸중에서 하나 이상의 금속을 (A):(B) = 1:2 ∼ 20:1의 무게비로 혼합한 것을 (A)+(B)가 0.1∼10 중량%로 되도록 함침시키며, 110℃에서 12시간 동안 건조시키고 300℃∼600℃에서 4시간 동안 소성하여 촉매의 구조적 변화를 일으켜 촉매의 금속입자가 미세하게 유지되도록 하여 촉매의 활성을 증가시키며, 저온에서 휘발성유기화합물을 완전산화시키고, 촉매의 비활성화를 억제시키는 촉매의 제조방법이다. (A)금속물질이 2개 이상 사용될 경우 (A)금속물질들간의 무게비에는 전체 알루미나에 대한 (A)+(B)무게비 내에서는 제한이 없다. (B)금속물질이 2개 이상 사용될 경우 (B)금속물질들간의 무게비는 전체 알루미나와 Sm2O3에 대한 (A)+(B)무게비 내에서는 제한이 없다.
다음의 실시예에 의하여 본 발명을 더 상세히 설명하는데 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예1 에서 실시예6 까지는 촉매의 조합별로 휘발성유기화합물 산화촉매성능을 나타내었고, 저온에서 휘발성유기화합물 산화반응으로 인한 이산화탄소 수율을 나타냈으며, 비교예1과 비교예2는 담체를 알루미나만을 사용했으며, 금속촉매로는 백금 또는 팔라듐을 사용하였을때의 휘발성유기화합물 산화반응에 대한 촉매의 성능을 나타내었다. 휘발성유기화합물 산화반응은 반응물질을 톨루엔 2,000ppm 이며 나머지 밸런스가스는 공기를 사용하였다.
반응온도는 250℃에서 450℃사이에서 실행하였다. 촉매를 고정층 연속 흐름 반응기내에 충전시키고, 공간속도는 30,000/hr 가 되도록 촉매량과 반응물 유속을 결정하였다. 실험자료들은 200시간동안 연속으로 실험하여 얻은 값을 나타낸 것이다.
표1은 촉매의 구성성분을 나타내었고, 표2에는 휘발성유기화합물인 톨루엔의 산화반응후 이산화탄소 수율을 나타내었다.
실시예 1)
알루미나 100g과 Sm2O3 100g을 혼합하여 수성 슬러리로 만들고 150×150×50 규격의 하니컴에 와시코트한후 120℃에서 12시간 건조하고, 백금족(A)금속으로 팔라듐을 2g 함유하는 염화팔라듐 수용액과 (B)금속물질로 코발트를 2g 함유하는 코발트나이트레이트 혼합 수용액에 침지하여 함침시키고 120℃에서 12시간동안 건조후 500℃에서 2시간동안 소성시키고 난후 디오피 산화반응을 진행시켰다.
실시예 2)
표1의 (A) 성분이 백금 2g, (B) 성분이 크롬 2g인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일함
실시예 3)
표1의 (A) 성분이 팔라듐 1g, 백금 1g, (B) 성분이 코발트 1g, 크롬 1g인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일함
실시예 4)
표1의 (A) 성분이 이리듐 2g, (B) 성분이 코발트 1g, 크롬 1g인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일함
실시예 5)
표1의 (A) 성분이 백금 1g 이리듐 1g, (B)성분이 코발트 1g, 크롬 1g인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일함
실시예 6)
표1의 (A) 성분이 팔라듐 1g, 이리듐 1g, (B)성분이 코발트 1g 크롬 1g인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일함
비교예 1)
알루미나 200g을 수성 슬러리로 만들고 150×150×50 규격의 하니컴에 와시코트한후 120℃에서 12시간 건조하고, 백금을 4g 함유하는 염화팔라듐 수용액에 침지하여 함침시키고 120℃에서 12시간동안 건조후 500℃에서 2시간동안 소성시키고 난후 디오피 산화반응을 진행시켰다.
비교예 2)
표1의 (A)성분이 팔라듐 4g인 것을 제외하고는 비교예1과 동일함
표1. 촉매 구성성분
표2. 휘발성유기화합물 (톨루엔) 산화반응후 CO2 수율
GHSV(공간속도)=30,000/hr (단위 ; %)
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 사용된 휘발성유기화합물 산화반응 촉매는 저온에서도 휘발성유기화합물 산화반응이 완전히 진행되어 이산화탄소의 수율이 매우높다. 그리고 200시간 지속되면서 활성저하도 일어나지 않아 저온 산화반응에 매우 우수한 효과를 제공한다.

Claims (4)

  1. 내화성 무기화합물로 알루미나와 Sm2O3 혼합물에 백금족 금속과 전이금속을 담지시킨 촉매를 제조한후에 휘발성유기화합물 산화반응에서 완전산화를 하여 이산화탄소의 수율을 높이는 것을 특징으로 하는 촉매 및 제조방법
  2. 제 1항에 있어서 알루미나와 Sm2O3에 담지되는 백금족 금속(A)으로 팔라듐과 백금, 이리듐중에서 하나 이상의 금속과, 전이금속(B)으로 코발트, 크롬중 하나 이상의 금속을 사용하는 것을 특징으로 하는 촉매
  3. 제 1항에 있어서 백금족 금속(A)와 전이금속(B)의 사용량은, (A):(B) = 1:2 ∼ 20:1의 무게비로 혼합한 것을 (A)+(B)가 0.1∼10 중량%되게 알루미나와 Sm2O3 혼합물에 사용하는 것을 특징으로 하는 촉매
  4. 제 1항에 있어서 무기성 내화물로 알루미나와 Sm2O3를 분말 또는 하니컴에 와시코트하고 110℃에서 12시간동안 건조시킨후 여기에 백금족(A)금속으로 팔라듐, 백금, 이리듐중 하나 이상의 금속을 사용하고 전이금속(B)으로 코발트, 크롬중에서 하나 이상의 금속을 함침시켜, 110℃에서 12시간 동안 건조시키고 300℃∼600℃에서 4시간 동안 소성하여 사용하는 것을 특징으로 하는 촉매 제조방법
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