KR20110018681A - 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법 - Google Patents
유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110018681A KR20110018681A KR1020090076269A KR20090076269A KR20110018681A KR 20110018681 A KR20110018681 A KR 20110018681A KR 1020090076269 A KR1020090076269 A KR 1020090076269A KR 20090076269 A KR20090076269 A KR 20090076269A KR 20110018681 A KR20110018681 A KR 20110018681A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carrier
- zirconia
- catalyst
- zro
- combustion
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 132
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 162
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 128
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 69
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 26
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 26
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 4
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 28
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 15
- -1 Platinum nitride Chemical class 0.000 description 12
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012696 Pd precursors Substances 0.000 description 1
- 229910002796 Si–Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L platinum dichloride Chemical compound Cl[Pt]Cl CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/066—Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- 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
- B01D53/26—Drying gases or vapours
-
- 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
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/56—Platinum group metals
- B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/613—10-100 m2/g
-
- 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
- B01J37/0201—Impregnation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물로 이루어진 담체; 및 상기 담체에 담지되는 귀금속 촉매 성분;으로 구성되며, 상기 담체 내의 지르코늄(Zr) 함유량이 50~100 wt%인 유기화합물 연소용 저온 촉매와 그 제조방법에 대한 것이다.
지르코니아, 세리아, 이트리늄, 연소촉매, 담지체, 저온 촉매, 유기화합물
Description
본 발명은 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물로 이루어진 담체 및 상기 담체에 담지되는 귀금속 촉매 성분으로 구성되며, 상기 담체 내의 지르코늄(Zr) 함유량이 50~100 wt%인 유기화합물 연소용 저온 촉매와 그 제조방법에 대한 것이다.
촉매연소는 무화염 상태에서 촉매를 사용하여 탄화수소(C1~C5), 일산화탄소 등 산소를 포함하는 유기화합물, 그 밖의 유해 유기물 등을 연소시키는 기술이다.
비교적 적은 분자량의 유기화합물들을 연소시키는 기존의 화염 연소방식은 연소 개시온도가 상대적으로 높고, 지속적인 연소가 가능한 연료의 농도가 높아서 연료의 농도가 낮은 경우 이용에 제한이 따른다. 또한 연소과정에서 불완전연소에 의한 미연소물질의 생성 가능성이 있고, 연소온도가 높아서 연소과정에서 발생하는 질소 산화물과 같은 유해물질 등이 발생하는 문제가 있었다.
이와 달리 촉매를 사용하여 연소시키는 촉매 연소는 저온에서도 완전연소를 가능하게 함으로 불완전연소에 의한 미연소물질의 발생을 억제할 수 있을 뿐 아니라 온도 제어가 용이하므로 질소산화물을 발생시키지 않으면서 연소를 시킬 수 있다는 장점이 있다.
촉매연소 반응에 사용되는 연소 촉매는 다양한 형태가 사용되고 있는데, 탄화수소(C1~C5)를 연소시키기 위한 담체로는 Al2O3, SiO2, 제올라이트 등의 담체에 백금, 팔라듐, 로듐 등의 귀금속을 담지하여 만든 촉매가 일반적으로 이용되고 있다.
이들 촉매는 제조방법에 따라 연소반응 개시온도가 달라지는데, 아직까지 약 200℃의 낮은 온도 범위에서도 만족할만한 활성 및 연소 효율을 가지는 저온 연소촉매에 대한 개발이 이루어지지 않아 다양한 활용이 어려웠으며, 이에 연소반응 개시 및 활성 온도를 낮추기 위한 다양한 방식의 연소 촉매에 대한 연구가 이루어지고 있었다.
따라서 본 발명자는, 종래의 기술에서 나타난 높은 연소반응 개시온도를 갖는 촉매를 대신하여, 약 200℃ 정도의 낮은 온도 범위에서도 높은 활성 및 연소 효율을 가지는, 즉 촉매의 전환율을 높여 저온에서도 탄화수소(C1~C5), 일산화탄소 등의 유해 유기물의 연소반응을 극대화시킬 수 있는 본 발명의 저온 연소촉매 및 그 제조방법을 개발하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 낮은 온도 범위에서도 높은 활성 및 연소 효율을 가지며, 촉매의 전환율을 높여 저온에서도 탄화수소(C1~C5), 일산화탄소 등의 유해 유기물의 연소반응을 극대화시킬 수 있는 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물로 이루어진 담체 및 상기 담체에 담지되는 귀금속 촉매 성분으로 구성되며, 상기 담체 내의 지르코늄(Zr) 함유량이 50~100 wt% 인 유기화합물 연소용 저온 촉매를 그 요지로 한다.
여기서, 상기 복합산화물 담체는 지르코니아(ZrO2)와 세리아(CeO2)의 복합 산화물인 세리어(CeO2)-지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 이트리늄(Y2O3)의 복합 산화물인 이트륨-안정화된 지르코니아(Yttria stabilized zirconia, YSZ)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 지르코니아(ZrO2) 담체의 비표면적은 15 m2/g 이하이고, 상기 지 르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물 담체의 비표면적은 30 m2/g 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 지르코니아(ZrO2) 담체의 결정 크기는 50 nm 이상이고, 상기 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물 담체의 결정 크기는 40 nm 이상인 것이 바람직하다
또한, 상기 귀금속 촉매 성분은 백금, 팔라듐 또는 이들의 산화물이고, 상기 백금, 팔라듐 또는 이들의 산화물의 담지량은 상기 담체 중량에 대하여 0.01∼5 wt% 인 것이 바람직하다.
한편, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, i) 지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물을 소성하여, 상기 담체 내의 지르코늄(Zr) 함유량이 50~100wt%인 담체를 제조하는 제1단계; ii) 상기 소성된 담체에 백금, 팔라듐 또는 이들의 산화물로 구성된 귀금속 촉매 성분을 담체 중량에 대하여 0.01∼5 wt%가 되도록 함침하는 제2단계; iii) 상기 귀금속 촉매 성분이 함침된 담체를 50∼150 ℃에서 건조하는 제3단계; 및 iv) 상기 건조된 담체를 열처리하여 표면 개질하고 활성화하는 제4단계;를 포함하는 유기화합물 연소용 저온 촉매의 제조방법을 그 요지로 한다.
여기서, 상기 제1단계의 지르코니아(ZrO2) 담체의 비표면적은 15 m2/g 이하가 되도록 담체를 소성하는 것이 바람직하며, 결정 크기는 50 nm 이상이 되도록 담체를 소성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1단계의 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물 담체의 비표면적은 30 m2/g 이하가 되도록 담체를 소성하는 것이 바람직하며, 결정 크기는 40 nm 이상이 되도록 담체를 소성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법을 사용함으로써, 낮은 온도 범위에서도 높은 활성 및 연소 효율을 가지며, 촉매의 전환율을 높여 저온에서도 탄화수소(C1~C5), 일산화탄소 등의 유해 유기물의 연소반응을 극대화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법을 다음의 도면을 참조하여 이하 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 실시예 2의 지르코니아 담체에 백금이 담지된 연소 촉매의 반응 온도에 따른 프로판 가스의 연소 전환율을 보여주는 그래프이고, 도 2는 소성 온도가 다른 지르코니아 담체에 백금이 담지된 연소 촉매(실시예 2,비교예 21, 비교예 22)의 X선 회절 분석 결과이다.
또한, 도 3은 소성 온도가 다른 이트륨 안정화된 지르코니아 담체에 백금이 담지된 연소 촉매(실시예 3, 비교예 23)의 X선 회절 분석 결과이고, 도 4는 소성 온도가 다른 세리어-지르코니아 담체에 백금이 담지된 연소 촉매(실시예 4, 비교예 24)의 X선 회절 분석 결과이다.
그리고, 도 5는 실시예 5의 지르코니아 담체에 팔라듐이 담지된 촉매의 반응 온도에 따른 프로판 가스의 연소 전환율을 보여주는 그래프이다.
연소 촉매의 개시온도를 낮추고 효율을 극대화시키는 본 발명에 따른 유기화합물 연소용 저온 촉매는, 지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물로 이루어진 담체; 및 상기 담체에 담지되는 귀금속 촉매 성분;으로 구성되며, 상기 담체 내의 지르코늄(Zr) 함유량이 50~100 wt% 인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 복합산화물 담체는 지르코니아(ZrO2)와 세리아(CeO2)의 복합 산화물인 세리어(CeO2)-지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 이트리늄(Y2O3)의 복합 산화물인 이트륨-안정화된 지르코니아(Yttria stabilized zirconia, YSZ)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 지르코니아 담체는 연소 촉매의 개시온도를 낮추고 효율을 극대화하기 위하여, 소성 온도를 조절하여 상기 지르코니아 담체 비표면적이 15 m2/g 이하이고, 결정 크기는 50 nm 이상이 되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 지르코니 아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물로 이루어진 담체는 소성 온도를 조절하여 상기 지르코니아 담체 비표면적이 30 m2/g 이하이고, 결정 크기는 40 nm 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 귀금속 촉매 성분은 백금, 팔라듐 또는 이들의 산화물인 것이 바람직하며, 이때 상기 백금, 팔라듐 또는 이들의 산화물의 담지량은 저온연소라는 목적을 발휘할 수 있는 적절한 범위로 정하며, 상기 담체 중량에 대하여 0.01∼5 wt% 인 것이 바람직하다.
이는 하한값인 0.01중량%은 촉매의 활성을 확보하기 위한 최저 담지량이며, 상한값인 5중량% 이상은 그 이상 담지해도 활성의 향상(활성온도의 저하)을 감지할 수 없기 때문이다. 상기 백금 혹은 팔라듐 전구체로는 백금 질화물, 백금 염화물, 팔라듐 질화물, 팔라듐 염화물 등을 사용할 수 있다.
이하에서는 실시예 1~4와 비교예 1~24를 통하여, 담체의 선택과 연소 촉매의 비표면적, 결정 크기에 따른 연소촉매의 반응 개시 온도 및 활성 변화를 살펴본다.
[실시예 1]
백금 질화물 0.099g을 5g 의 표면적이 5 m2/g 미만인 지르코니아(ZrO2) 분말에 함침시키고 이것을 하루 동안 건조시킨 후, 500℃에서 4 ℃/min으로 3시간 소성하여 지르코니아 담체에 백금이 담지된 촉매(백금 촉매)를 얻었다.
이 촉매의 백금 담지량은 1wt%이며 X-선 회절 분석 값을 바탕으로 Scherrer's formular 방법을 이용하여 구한 지르코니아의 결정크기는 86.0 nm이었다.
지르코니아에 담지된 백금촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1 g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 프로판 1%, 산소 5%, He 94%의 조성을 갖는 기체를 분당 100 ml로 상압에서 흘리면서, 5℃ 간격으로 출구에서의 기체 흐름의 조성을 분석하였다. 그 결과 프로판의 전환율이 각각 10%, 50% 그리고 100%인 온도를 구하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1~20]
백금 질화물 0.099g을, 5g의 다양한 종류의 담체에 함침시켜, 이것을 하루 동안 건조시키고, 500℃에서 4 ℃/min으로 3시간 소성함으로써 이 담체에 백금이 담지된 촉매(백금 촉매)를 얻었다. 상기 담체로는 하기 표 1과 같이 다양한 종류 및 비표면적을 가지는 물질들을 사용하였다.
이 촉매들의 백금 담지량은 1wt%이다. 상기의 백금촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 프로판 1%, 산소 5%, He 94%의 조성을 갖는 기체를 분당 100 ml로 상압에서 흘리면서, 5℃ 간격으로 출구에서의 기체흐름의 조성을 분석하였다. 그 결과 프로판의 전환율이 각각 10%, 50% 그리고 100%인 온도를 구하여 하기 표 1에 나타내었다.
| 시료 | 담체 물질 | 비표면적 | T10(℃) | T50(℃) | T100(℃) |
| 실시예1 | ZrO2 | 5 m2/g 미만 | 170.2 | 172.3 | 175.0 |
| 비교예1 | SiO2 | 319.2 m2/g | 187.7 | 192.2 | 195.0 |
| 비교예2 | SiO2 | 313.4 m2/g | 186.5 | 192.1 | 195.0 |
| 비교예3 | SiO2 | 161.0 m2/g | 189.4 | 197.0 | 200.0 |
| 비교예4 | SiO2 | 5 m2/g 이하 | 276.7 | 296.1 | 380.0 |
| 비교예5 | TiO2 | 117.4 m2/g | 225.1 | 227.3 | 230.0 |
| 비교예6 | TiO2 | 5 m2/g 이하 | 200.2 | 202.3 | 205.0 |
| 비교예7 | TiO2 | 74.1 m2/g | 214.1 | 217.2 | 220.0 |
| 비교예8 | TiO2 | 52.7 m2/g | 220.0 | 222.2 | 225.0 |
| 비교예9 | CeO2 | 5 m2/g 이하 | 195.3 | 197.4 | 200.0 |
| 비교예10 | CeO2 | 203.0 m2/g | 232.3 | 253.9 | 265.0 |
| 비교예11 | CeO2 | 81.2 m2/g | 230.1 | 232.3 | 235.0 |
| 비교예12 | Si-Al2O3 | 467.0 m2/g | 195.3 | 197.4 | 200.0 |
| 비교예13 | SBA-15 | 718.0 m2/g | 191.0 | 206.6 | 210.0 |
| 비교예14 | a-Alumina | 5 m2/g 이하 | 273.2 | 301.9 | 350.0 |
| 비교예15 | g-Alumina | 148.0 m2/g | 249.8 | 265.7 | 285.0 |
| 비교예16 | h-Alumina | 257.0 m2/g | 270.3 | 295.9 | 310.0 |
| 비교예17 | q-Alumina | 92.0 m2/g | 213.5 | 250.1 | 260.0 |
| 비교예18 | d-Alumina | 138.0 m2/g | 246.7 | 268.1 | 280.0 |
| 비교예19 | c-Alumina | 164.0 m2/g | 258.6 | 287.1 | 300.0 |
| 비교예20 | k-Alumina | 32.0 m2/g | 216.4 | 222.2 | 300.0 |
상기 표 1로부터 여러 담체들 중에서 지르코니아를 담체로 가지는 백금 촉매가 175.0 ℃에서 100% 전환율을 보여 저온에서 가장 우수한 활성을 보임을 알 수 있다.
[실시예2]
담지체로서 지르코니아를 지르코늄 질화물 수용액을 암모니아 수용액을 이용하여 침전시켜 제조한 다음 공기분위기에서 분당 4℃씩 승온시켜 900℃에 도달시킨 후 3시간 소성하여 제조하였다.
이후 백금 질화물 0.099 g을 5 g의 지르코니아 분말에 함침시켜, 이것을 하루 동안 건조시킨 후, 500℃에서 4 ℃/min으로 3시간 소성함으로써 지르코니아 담체에 백금이 담지된 촉매(백금 촉매)를 얻었다. 이 촉매의 백금 담지량은 1wt%이다.
지르코니아에 담지된 백금촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1 g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 프로판 1%, 산소 5%, He 94%의 조성을 갖는 기체를 분당 100 ml로 상압에서 흘리면서, 5℃ 간격으로 출구에서의 기체흐름의 조성을 분석하였다. 상기 출구에서의 기체 흐름의 조성 분석으로부터 얻은 온도에 따른 프로판 전환율을 도면 1에 나타내었다.
[비교예 21~22]
담지체로서 지르코니아를 지르코늄 질화물 수용액을 암모니아 수용액을 이용하여 침전시켜 제조한 다음 공기분위기에서 분당 4℃씩 승온시켜 각각 500℃ 와 700℃에 도달시킨 후 3시간 소성하여 제조하였다.
이후 상기 실시예 2와 동일하게 백금 질화물 0.099 g을 5 g의 지르코니아 분말에 함침시켜, 이것을 하루 동안 건조시킨 후, 500℃에서 4 ℃/min으로 3시간 소성함으로써 지르코니아 담체에 백금이 담지된 촉매(백금 촉매)를 얻었다. 이 촉매의 백금 담지량은 1wt%이다.
지르코니아에 담지된 백금촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1 g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 프로판 1%, 산소 5%, He 94%의 조성을 갖는 기체를 분당 100 ml로 상압에서 흘리면서, 5℃ 간격으로 출구에서의 기체흐름의 조성을 분석하였다. 상기 출구에서의 기체 흐름의 조성 분석으로부터 얻은 온도에 따른 프로판 전환율을 도면 1에 상기 실시예 2의 결과와 함께 나타내었다.
한편, 또한 도면 2는 상기 촉매들의 X-선 회절 분석 결과로 상기 실시예 및 비교예들이 순수한 산화 지르코니아 입자로만 구성되어 있다는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 하기 표 2는 상기 실시예 2와 비교예 21, 22의 상기 연소 촉매의 비표면적 및 결정크기를 나타낸 것이다. 결정크기는 Scherrer’s formular 방법을 이용하여 측정하였다.
| 시료 | 담체 소성온도(℃) | 비표면적(m2/g) | 결정 크기(nm) |
| 실시예2 | 900 | 3.5 | 75.1 |
| 비교예21 | 500 | 94.0 | 20.2 |
| 비교예22 | 700 | 18.2 | 45.4 |
상기 표 2와 도 1을 통해서 알 수 있듯이, 출구 흐름에서 가장 작은 비표면적을 가지고 있는 백금촉매가 저온에서 연소반응이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 약 3.5m2/g의 비표면적을 가지는 실시예 2의 경우 94.0, 18.2m2/g의 비표면적을 가지는 비교예의 경우들보다 최소 20℃부터 최대 70℃까지 더 낮은 온도에서 반응 활성이 높은 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 3]
담체로서 공기분위기에서 1000℃에서 3시간 소성한 이트륨-안정화된 지르코니아(YSZ)를 이용하고, 촉매금속으로서 백금을 담지해 촉매를 제조했다. 담체 내의 이트리아 함량은 14.5%였다.
백금 질화물 0.099g을, 5g의 이트륨-안정화된 지르코니아(YSZ) 분말에 함침시켜, 이것을 하루동안 건조시킨 후, 500℃에서 4℃/min으로 3시간 소성함으로써 이트륨-안정화된 지르코니아(YSZ) 담체에 백금이 담지된 촉매(백금 촉매)를 얻었으며, 이때 촉매의 백금 담지량은 1wt%였다.
지르코니아에 담지된 백금촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 프로판 1%, 산소 5%, He 94%의 조성을 갖는 기체를 분당 100 ml로 상압에서 흘리면서, 5℃ 간격으로 출구에서의 기체흐름의 조성을 분석하였다. 그 결과 프로판의 전환율이 각각 10%, 50% 그리고 100%인 온도를 구하여 하기 표 3에 나타내었다.
[비교예 23]
담체로서 공기분위기에서 500℃에서 3시간 소성한 이트륨-안정화된 지르코니아(YSZ)를 이용하고, 촉매금속으로서 백금을 담지해 촉매를 제조했다.담체 내의 이트리아 함량은 14.5%이다.
백금 질화물 0.099 g을, 5 g의 이트륨-안정화된 지르코니아(YSZ) 분말에 함침시켜, 이것을 하루 동안 건조시킨 후, 500℃에서 4℃/min으로 3시간 소성함으로써 이트륨-안정화된 지르코니아(YSZ) 담체에 백금이 담지된 촉매(백금 촉매)를 얻었다. 촉매의 백금 담지량은 1wt%였다.
지르코니아에 담지된 백금촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 프로판 1%, 산소 5%, He 94%의 조성을 갖는 기체를 분당 100ml로 상압에서 흘리면서, 5℃ 간격으로 출구에서의 기체흐름의 조성을 분석하였다. 그 결과 프로판의 전환율이 각각 10%, 50% 그리고 100%인 온도를 구하여 하기 표 3에 나타내었다.
| 시료 | T10(℃) | T50(℃) | T100(℃) |
| 실시예3 | 188.7 | 192.3 | 195 |
| 비교예23 | 240.3 | 242.4 | 245 |
또한, 하기 표 4는 상기 촉매들의 소성온도에 따른 비표면적 및 결정크기를 나타내었다. 결정크기는 Scherrer’s formular 방법을 이용하여 나타내었다.
| 시료 | 담체 소성온도(℃) | 비표면적(m2/g) | 결정 크기(nm) |
| 실시예3 | 1000 | 21.7 | 43.2 |
| 비교예23 | 500 | 142.6 | 16.2 |
상기 표 3, 4를 통해서 알 수 있듯이, 출구 흐름에서 담체의 표면적이 감소함에 따라 연소 개시 온도의 저온화가 도모되는 것을 확인할 수 있었으며, 이트리아 성분을 다량 함유하고 있는 이트륨-안정화된 지르코니아(YSZ) 촉매가 200℃ 이하의 저온에서 연소반응을 효율적으로 수행하는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 약 21.7m2/g의 비표면적을 가지는 실시예 3의 경우 142.6m2/g의 비표면적을 가지는 비교예의 경우보다 50℃정도 더 낮은 온도에서 반응 활성을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 도면 3은 상기 촉매들의 X-선 회절 분석 결과로서, 상기 실시예 및 비교예들이 순수한 이트륨-안정화된 지르코니아(YSZ) 성분으로만 구성되어 있다는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 4]
담체로서 1000℃에서 3시간 소성한 세리어-산화 지르코늄을 이용하고, 촉매금속으로서 백금을 담지해 촉매를 제조했다. 백금 질화물 0.099 g을, 5 g의 세리어-산화 지르코늄 분말에 함침시켜, 이것을 하루동안 건조시킨 후, 500℃에서 4 ℃/min으로 3시간 소성함으로써 세리어-산화 지르코늄 담체에 백금이 담지된 촉매(백금 촉매)를 얻었다. 촉매의 백금 담지량은 1wt%이었다.
제조된 백금촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1 g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 프로판 1%, 산소 5%, He 94%의 조성을 갖는 기체를 분당 100 ml로 상압에서 흘리면서, 5℃ 간격으로 출구에서의 기체흐름의 조성을 분석하였다. 그 결과 프로판의 전환율이 각각 10%, 50% 그리고 100%인 온도를 구하여 하기 표 5에 나타내었다.
[비교예 24]
담체로서 공기 중에서 500℃에서 3시간 소성한 세리어-산화 지르코늄을 이용하고, 촉매금속으로서 백금을 담지해 촉매를 제조했다. 백금 질화물 0.099 g을, 5 g의 세리어-산화 지르코늄 분말에 함침시켜, 이것을 하루 동안 건조시킨 후, 500℃에서 4 ℃/min으로 3시간 소성함으로써 세리어-산화 지르코늄 담체에 백금이 담지된 촉매(백금 촉매)를 얻었다. 촉매의 백금 담지량은 1wt%이었다.
제조된 백금촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1 g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 프로판 1%, 산소 5%, He 94%의 조성을 갖는 기체를 분당 100 ml로 상압에서 흘리면서, 5℃ 간격으로 출구에서의 기체흐름의 조성을 분석하였다. 그 결과 프로판의 전환율이 각각 10%, 50% 그리고 100%인 온도를 구하여 하기 표 5에 나타내었다.
| 시료 | T10(℃) | T50(℃) | T100(℃) |
| 실시예4 | 200.1 | 202.3 | 205 |
| 비교예24 | 233.4 | 237.2 | 240 |
또한, 하기 표 6에서 상기 촉매들의 소성온도에 따른 비표면적 및 결정크기를 나타내었다. 결정크기는 Scherrer’s formular 방법을 이용하여 나타내었다.
| 시료 | 담체 소성온도(℃) | 비표면적(m2/g) | 결정 크기(nm) |
| 실시예4 | 1000 | 20.6 | 41.9 |
| 비교예24 | 500 | 104.7 | 34.3 |
상기 표 5, 6을 통해서 알 수 있듯이, 출구 흐름에서 담체의 표면적이 감소함에 따라 연소 개시 온도의 저온화가 도모되는 것을 확인할 수 있었으며, 세리아 성분을 함유하고 있는 세리어-산화 지르코늄 촉매가 200℃ 부근의 저온에서 연소반응을 효율적으로 수행하는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 약 20.6m2/g의 비표면적을 가지는 실시예 4의 경우 104.7m2/g의 비표면적을 가지는 비교예의 경우보다 약 40℃정도 더 낮은 온도에서 반응 활성을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 도면 4는 상기 촉매들의 X-선 회절 분석 결과로서, 상기 실시예 및 비교예들이 순수한 세리어-산화 지르코늄 촉매 성분으로만 구성되어 있다는 것을 확인할 수 있었다.
이하에서는 실시예 5, 6을 통하여, 지르코니아(ZrO2) 담체에 팔라듐 촉매를 이용한 연소 촉매의 프로판 연소 및 지르코니아(ZrO2) 담체에 백금 촉매를 이용한 연소 촉매의 메탄올 연소의 반응개시온도 및 활성 변화를 살펴본다.
[실시예 5]
팔라듐 질화물 0.125 g을, 5 g의 지르코니아 (표면적: 5 m2/g 이하)분말에 함침시켜, 이것을 하루 동안 건조시킨 후, 500℃에서 4 ℃/min으로 3시간 소성함으로써 지르코니아 담체에 팔라듐이 담지된 촉매(팔라듐 촉매)를 얻었다.
이 촉매의 팔라듐 담지량은 1wt%이며 X-선 회절분석 값을 바탕으로 Scherrer’s formular 방법을 이용하여 구한 지르코니아의 결정크기는 86.0 nm이다.
지르코니아에 담지된 팔라듐촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1 g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 프로판 1%, 산소 5%, He 94%의 조성을 갖는 기체를 분당 100 ml로 상압에서 흘리면서, 5℃ 간격으로 출구에서의 기체흐름의 조성을 분석하였다. 그 결과 반응온도에 따른 프로판의 전환율을 구하여 하기 도면 5 에 나타내었다.
[실시예 6]
백금 질화물 0.099 g을, 5 g의 지르코니아 (표면적: 5 m2/g) 분말에 함침시켜, 이것을 하루 동안 건조시킨 후, 500℃에서 4 ℃/min으로 3시간 소성함으로써 지르코니아 담체에 백금이 담지된 촉매(백금 촉매)를 얻었다.
이 촉매의 백금 담지량은 1중량%이며 X-선 회절분석 값을 바탕으로 Scherrer’s formular 방법을 이용하여 구한 지르코니아의 결정크기는 86.0nm이다.
지르코니아에 담지된 백금촉매를 펠렛화하여 고정상 관형 반응기에 0.1 g을 충진하였다. 여기에 몰 수 기준으로 메탄올 5.4%, 산소 10%, He 84.6%의 조성을 갖는 기체를 분당 100ml로 상압에서 흘리면서, 출구에서의 기체흐름의 조성을 분석하였다. 그 결과 메탄올이 45℃에서 100%전환됨을 확인하였다.
상기에서 살펴본 다양한 조건의 실시예와 비교예들을 통하여 볼 수 있듯이, 비표면적 및 결정크기를 적절히 조절한 본발명의 지르코니아 또는 지르코니아를 함유한 복합산화물 담체를 사용한 귀금속 촉매를 이용하여, 낮은 온도 범위에서도 촉매의 전환율을 높여 저온에서도 탄화수소(C1~C5), 일산화탄소 등의 유해 유기물의 연소반응을 극대화시킬 수 있다.
한편, 상기와 같이 개시온도를 낮추고 효율을 극대화시키는 본 발명에 따른 유기화합물 연소용 저온 촉매는, i) 지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물을 소성하여, 상기 담체 내의 지르코늄(Zr) 함유량이 50~100wt%인 담체를 제조하는 제1단계; ii) 상기 소성된 담체에 백금, 팔라듐 또는 이들의 산화물로 구성된 귀금속 촉매 성분을 담체 중량에 대하여 0.01∼5 wt%가 되도록 함침하는 제2단계; iii) 상기 귀금속 촉매 성분이 함침된 담체를 50∼150 ℃에서 건조하는 제3단계; 및 iv) 상기 건조된 담체를 열처리하여 촉매표면을 개질하고 활성화하는 제4단계를 포함하는 유기화합물 연소용 저온 촉매의 제조방법을 통하여 제조할 수 있다.
여기서, 상기 제1단계에서 제조되는 복합산화물 담체는 상기 유기화합물 연소용 저온 촉매에서 설명한 바와 같이 지르코니아(ZrO2)와 세리아(CeO2)의 복합 산화물인 세리어(CeO2)-지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 이트리늄(Y2O3)의 복합 산화물인 이트륨-안정화된 지르코니아(Yttria stabilized zirconia, YSZ)인 것이 바람직하다.
한편, 연소 촉매의 개시온도를 낮추고 효율을 극대화하기 위하여, 상기 제1단계에서, 지르코니아(ZrO2) 담체의 비표면적은 15 m2/g 이하가 되도록 소성하는 것이 바람직하며, 결정 크기는 50 nm 이상이 되도록 지르코니아(ZrO2)를 소성하는 것이 바람직하다.
또한, 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물 담체의 비표면적은 30 m2/g 이하가 되도록 담체를 소성하는 것이 바람직하며, 결정 크기는 40 nm 이상이 되도록 담체를 소성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제3단계의 활성화 단계는 a) 산소가 포함된 가스를 이용하여 열처리하는 제3-1단계; 및 b) 수소가 포함된 환원가스를 이용하여 열처리하는 제3-2단계;로 이루어져 촉매 성분의 표면을 개질하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
도 1은 실시예 2의 지르코니아 담체에 백금이 담지된 연소 촉매의 반응 온도에 따른 프로판 가스의 연소 전환율을 보여주는 그래프이다.
도 2는 소성 온도가 다른 지르코니아 담체에 백금이 담지된 연소 촉매(실시예 2,비교예 21, 비교예 22)의 X선 회절 분석 결과이다.
도 3은 소성 온도가 다른 이트륨 안정화된 지르코니아 담체에 백금이 담지된 연소 촉매(실시예 3, 비교예 23)의 X선 회절 분석 결과이다.
도 4는 소성 온도가 다른 세리어-지르코니아 담체에 백금이 담지된 연소 촉매(실시예 4, 비교예 24)의 X선 회절 분석 결과이다.
도 5는 실시예 5의 지르코니아 담체에 팔라듐이 담지된 촉매의 반응 온도에 따른 프로판 가스의 연소 전환율을 보여주는 그래프이다.
Claims (13)
- 지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물로 이루어진 담체; 및 상기 담체에 담지되는 귀금속 촉매 성분;으로 구성되며, 상기 담체 내의 지르코늄(Zr) 함유량이 50~100 wt% 인 유기화합물 연소용 저온 촉매.
- 청구항 제1항에 있어서, 상기 복합산화물 담체가 지르코니아(ZrO2)와 세리아(CeO2)의 복합 산화물인 세리어(CeO2)-지르코니아(ZrO2)인 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매.
- 청구항 제1항에 있어서, 상기 복합산화물 담체가 지르코니아(ZrO2)와 이트리늄(Y2O3)의 복합 산화물인 이트륨-안정화된 지르코니아(Yttria stabilized zirconia, YSZ)인 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매.
- 청구항 제1항에 있어서, 상기 지르코니아(ZrO2) 담체의 비표면적이 15 m2/g 이하인 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매.
- 청구항 제1항에 있어서, 상기 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물 담체의 비표면적이 30 m2/g 이하인 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매.
- 청구항 제1항에 있어서, 상기 지르코니아(ZrO2) 담체의 결정 크기가 50 nm 이상인 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매.
- 청구항 제1항에 있어서, 상기 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물 담체의 결정 크기가 40 nm 이상인 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매.
- 청구항 제1항에 있어서, 상기 귀금속 촉매 성분이 백금, 팔라듐 또는 이들의 산화물이고, 상기 백금, 팔라듐 또는 이들의 산화물의 담지량이 상기 담체 중량에 대하여 0.01∼5 wt% 인 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매.
- i) 지르코니아(ZrO2) 또는 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물을 소성하여, 상기 담체 내의 지르코늄(Zr) 함유량이 50~100wt%인 담체를 제조하는 제1단계;ii) 상기 소성된 담체에 백금, 팔라듐 또는 이들의 산화물로 구성된 귀금속 촉매 성분을 담체 중량에 대하여 0.01∼5 wt%가 되도록 함침하는 제2단계;iii) 상기 귀금속 촉매 성분이 함침된 담체를 50∼150 ℃에서 건조하는 제3단계; 및iv) 상기 건조된 담체를 열처리하여 촉매 표면을 개질하고 활성화하는 제4단계;를 포함하는 유기화합물 연소용 저온 촉매의 제조방법.
- 청구항 제9항에 있어서, 상기 제1단계의 지르코니아(ZrO2) 담체의 비표면적이 15 m2/g 이하가 되도록 담체를 소성하는 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매의 제조방법.
- 청구항 제9항에 있어서, 상기 제1단계의 지르코니아(ZrO2) 담체의 결정 크기가 50nm 이상이 되도록 담체를 소성하는 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매의 제조방법.
- 청구항 제9항에 있어서, 상기 제1단계의 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물 담체의 비표면적이 30 m2/g 이하가 되도록 담체를 소성하는 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매의 제조방법.
- 청구항 제9항에 있어서, 상기 제1단계의 지르코니아(ZrO2)와 희토류 금속산화물의 복합산화물 담체의 결정 크기가 40nm 이상이 되도록 담체를 소성하는 것을 특징으로 하는 유기화합물 연소용 저온 촉매의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090076269A KR101092358B1 (ko) | 2009-08-18 | 2009-08-18 | 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090076269A KR101092358B1 (ko) | 2009-08-18 | 2009-08-18 | 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110018681A true KR20110018681A (ko) | 2011-02-24 |
| KR101092358B1 KR101092358B1 (ko) | 2011-12-09 |
Family
ID=43776276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090076269A KR101092358B1 (ko) | 2009-08-18 | 2009-08-18 | 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101092358B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013074147A1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | Johnson Matthey Public Limited Company | Supported noble metal catalyst for treating exhaust gas |
| CN113996292A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-02-01 | 北京动力机械研究所 | 一种整体式火炬燃烧催化剂的制备及应用 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4901072B2 (ja) | 2004-03-17 | 2012-03-21 | 大阪瓦斯株式会社 | 炭化水素除去用触媒およびその炭化水素除去方法 |
| JP2006055748A (ja) | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 触媒の製造方法 |
-
2009
- 2009-08-18 KR KR1020090076269A patent/KR101092358B1/ko active IP Right Grant
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013074147A1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | Johnson Matthey Public Limited Company | Supported noble metal catalyst for treating exhaust gas |
| KR20140110863A (ko) * | 2011-11-17 | 2014-09-17 | 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 | 배기 가스를 처리하기 위한 지지된 귀금속 촉매 |
| JP2015502845A (ja) * | 2011-11-17 | 2015-01-29 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 排気ガス処理のための担持貴金属触媒 |
| CN113996292A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-02-01 | 北京动力机械研究所 | 一种整体式火炬燃烧催化剂的制备及应用 |
| CN113996292B (zh) * | 2021-10-20 | 2023-12-19 | 北京动力机械研究所 | 一种整体式火炬燃烧催化剂的制备及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101092358B1 (ko) | 2011-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7956005B2 (en) | Exhaust gas-purifying catalyst | |
| EP2780102B2 (en) | Method for treating and exhaust gas with a supported noble metal catalyst | |
| KR102129749B1 (ko) | 복합 산화물 지지체와 단원자로 이루어진 복합 삼원계 촉매 및 이의 제조 방법 | |
| US7632776B2 (en) | Exhaust gas purifying catalyst and production process thereof | |
| KR101092358B1 (ko) | 유기화합물 연소용 저온 촉매 및 그 제조방법 | |
| JP5865110B2 (ja) | メタン酸化触媒およびその製造方法 | |
| US20120277094A1 (en) | Catalyst support or catalyst, and process for producing the same | |
| JP2009262132A (ja) | 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法 | |
| CN113145122B (zh) | 一种复合金属氧化物催化剂及其制备方法和在催化氮氧化物直接分解中的应用 | |
| KR20190071266A (ko) | 알루미나 담체에 혼합금속산화물을 첨가한 n2o 분해 촉매의 제조 방법 | |
| KR102506775B1 (ko) | 배기가스 정화용 촉매의 제조방법 및 이를 통해 형성된 배기가스 정화용 촉매 | |
| CN111266117A (zh) | 还原钙钛矿前驱体的高分散Pt基催化剂及制备方法与对CO氧化的应用 | |
| KR100862272B1 (ko) | 일산화탄소 제거용 촉매 및 그 제조방법 | |
| JP6755499B2 (ja) | 水蒸気改質触媒および水蒸気改質方法 | |
| JP6315569B2 (ja) | 燃焼触媒システム | |
| JP2006169021A (ja) | 複合酸化物とその製造方法及び排ガス浄化用触媒 | |
| JP4665458B2 (ja) | 排ガス浄化触媒及びその製造方法 | |
| JP6103955B2 (ja) | メタンの酸化除去用触媒およびメタンの酸化除去方法 | |
| EP3560576B1 (en) | Use of a nitrogen oxide storage material and exhaust gas purification method | |
| JP5610805B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法 | |
| KR102506776B1 (ko) | 배기가스 정화용 촉매의 제조방법 및 이를 통해 형성된 배기가스 정화용 촉매 | |
| KR102481666B1 (ko) | 암모니아를 이용한 무기물 내의 염소 제거 방법 및 이 방법으로 제조된 질소산화물 선택적 환원용 촉매 | |
| JPH09285730A (ja) | 高温用燃焼触媒及びその製造方法 | |
| JP3638813B2 (ja) | メタン系燃料の燃焼用触媒の製造方法 | |
| JP2015112548A (ja) | 酸素吸蔵放出能を有する材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141202 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151204 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161107 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171204 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180918 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190909 Year of fee payment: 9 |