KR20150113643A - Manufacturing method of mixed metal oxides catalyst - Google Patents

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KR20150113643A
KR20150113643A KR1020140037909A KR20140037909A KR20150113643A KR 20150113643 A KR20150113643 A KR 20150113643A KR 1020140037909 A KR1020140037909 A KR 1020140037909A KR 20140037909 A KR20140037909 A KR 20140037909A KR 20150113643 A KR20150113643 A KR 20150113643A
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장길상
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한광선
박민지
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(주)써스텍
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a mixed metal oxide catalyst. More specifically, the method comprises: a synthesis step for synthesizing a precursor solution by stirring a mixed metal solution, which is prepared by dissolving two or more metals among Al, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, Bi, Ga, B, La, Ce, Sc, and Rh in distilled water, and a reaction solution, which is prepared by dissolving NaOH and Na_2CO_3 in distilled water, at 300-500 rpm at a temperature of 60-70°C; a maturing step for uniformizing the precursor solution by stirring the precursor solution synthesized in the synthesis step at a temperature of 60-70°C for 15-17 hours; a washing step for removing residues to have a pH between 6.5 and 7.5 by washing the precursor solution matured in the maturing step; a pulverization step for drying the precursor solution washed in the washing step at a temperature of 70-110°C for 12-13 hours and pulverizing the same; a first plasticizing step for plasticizing the precursor powder pulverized in the pulverization step by raising the temperature, 2 degrees per minute, up to 500°C and keeping the temperature at 500°C for 3.5-4.5 hours; and an immersion step for immersing the precursor powder sintered in the plasticizing step in a metal solution, in which 3 parts by weight of metallic Ag, with respect to 100 parts by weight of the precursor powder, is dissolved, for 1-12 hours. The method for manufacturing the mixed metal oxide catalyst in accordance with the present invention synthesizes and matures the mixed metal solution and the reaction solution at the best temperature, thereby reducing the temperature for reaching a conversion rate of 50%.

Description

혼합금속산화물 촉매 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF MIXED METAL OXIDES CATALYST}Technical Field [0001] The present invention relates to a mixed metal oxide catalyst,

본 발명은 혼합금속산화물 촉매 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 혼합금속 용액과 반응 용액을 가장 적절한 온도에서 합성 및 숙성하여 전환율 50%에 도달하는 온도를 낮출 수 있는 혼합금속산화물 촉매 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a mixed metal oxide catalyst preparation method, and more particularly, to a mixed metal oxide catalyst preparation method capable of lowering a temperature at which a conversion rate reaches 50% by synthesizing and aging a mixed metal solution and a reaction solution at the most appropriate temperature .

전 세계적으로 기후 변화에 의한 피해가 증가함에 따라서 최근 대기 환경 문제에 대한 관심이 높아지고 있다. 화석 에너지의 사용과 이들의 연소로부터 발생하는 배기가스(이하 "가스"라고도 약칭한다)는 온실가스의 대량 배출과 대기 환경오염의 주범들인 CO(일산화탄소)와 HC(탄화수소) 및 NOx(질소산화물)의 배출로 이어진다. 이들 중 CO와 HC는 Pt(백금)과 같은 고가의 귀금속을 사용하는 디젤산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst: DOC)에 의해 산화되어 배출되고는 있으나, 산소가 과량 포함되어 있는 배기가스 조건에서 NOx을 N2(질소)와 O2(산소)로 환원시켜 내보내야 하는 공정이 쉽지 않아 이 NOx을 환원하는 기술을 개발하기 위해 많은 연구가 이루어져 왔다.As the damage caused by climate change is increasing worldwide, interest in the atmospheric environment has been increasing recently. The use of fossil fuels and exhaust gases (hereinafter also abbreviated as "fuels") resulting from the combustion of these fuels contribute to the emission of large quantities of greenhouse gases and CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbons) and NOx (nitrogen oxides) . Of these, CO and HC are oxidized and discharged by a diesel oxidation catalyst (DOC) using expensive noble metals such as Pt (platinum). However, in the case of exhaust gas containing excess oxygen, (Nitrogen) and O2 (oxygen), it has not been easy to reduce the amount of NOx. Therefore, many studies have been made to develop a technique for reducing NOx.

온실가스 배출을 억제하기 위해서는 연료의 연소효율 증대가 필요한 반면, 강화되고 있는 NOx의 배출 규제에 맞추기 위해 NOx 발생을 낮추기 위한 저온 연소를 지향하게 되었으나, 이는 연소 효율을 저하시키는 요인으로 작용하고 있다. 이러한 경향은 기술의 편이성과 경제성 및 처리 효율 등 어느 부분에 대해서든 배기가스의 NOx처리를 위한 후처리 기술이 미흡한데 그 원인이 있다.In order to suppress the emission of greenhouse gases, it is necessary to increase the combustion efficiency of the fuel. On the other hand, in order to meet the regulation of the emission of NOx, the combustion is intended to lower the NOx generation. This tendency is caused by the lack of post-treatment technology for NOx treatment of exhaust gas in any part of the convenience of technology, economical efficiency and treatment efficiency.

현재 각종 보일러나 소각로 등 배기가스의 처리에 많이 사용되고 있는 SCR (Selective catalytic reduction)방식은 대표적인 환원제로 NH3(암모니아)를 사용하고 있는데, 경제적 부담과 사용상의 불편 외에도 산소가 존재하는 경우 높은 온도에서는 NH3의 산화 및 NOx의 불완전 환원 등으로 인해 온실효과가 CO2의 310배에 달하는 것으로 알려져 있는 N2O 생성을 야기한다.Currently, selective catalytic reduction (SCR), which is widely used in the treatment of various exhaust gases such as boilers and incinerators, uses NH3 (ammonia) as a typical reducing agent. In addition to the economic burden and inconvenience of use, And the incomplete reduction of NOx, N 2 O production, which is known to have a greenhouse effect of 310 times CO 2 .

일반 산업 분야의 대기 배출 규제 외에 자동차 산업 분야에서는 연료 효율은 높지만, 높은 공연비가 필요한 디젤 엔진에 대해서 특히 NOx의 배출 규제를 거의 가솔린 엔진의 수준에까지 낮추려 하고 있다. 산소를 과량 함유하고 있는 희박연소(Lean Burn) 엔진의 배기가스의 NOx 처리 기술은 NH3 환원제에 의한 SCR 기술이 유력한 것으로 기대되고 있으나, 암모니아 공급을 위해 별도의 요소 탱크를 달고 다녀야 하거나 낮은 NOx 전환율로 EGR(Exhaust gas recirculation) 방식과 병행해야 한다.In addition to air emissions regulations in the general industry, fuel efficiency is high in the automotive industry, but for diesel engines that require high air-to-air ratios, especially for NOx emissions, they are seeking to reduce emissions to almost the level of gasoline engines. The NOx treatment technology of exhaust gas of lean burn engine which contains excessive oxygen is expected to be effective in the SCR technology by NH 3 reducing agent but it is necessary to carry a separate element tank for ammonia supply or low NOx conversion (Exhaust gas recirculation) method.

HC(탄화수소, Hydrocarbon)를 환원제로 사용하는 HC-SCR의 경우에는 연료를 환원제로 쓸 수 있어 별도의 저장탱크를 장착할 필요가 없을 수는 있으나, 최소한 300 이상에서야 사용할 수 있는 불편함이 있고 연비 효율을 떨어뜨리는 효과로 나타난다. CO 및 H2 등을 환원제로 하는 경우에도 NOx와의 반응 외에 이들 환원제와 산소와의 비선택적인 산화 반응이 진행됨으로 인해 산소가 공존하는 상태에서 NOx를 별도로 분리 흡착하여 환원 처리하는 LNT(Lean NOx Trap) 방식을 쓰게 되며, 이 경우 장치의 복잡성은 물론 이들 환원제가 연료로부터 얻어지며 연료 효율의 감소로 이어지는 문제가 있다.In the case of HC-SCR using HC (hydrocarbon, hydrocarbon) as a reducing agent, the fuel can be used as a reducing agent, so there is no need to install a separate storage tank. However, It appears to reduce the efficiency. In the case of using CO and H2 as a reducing agent, a non-selective oxidation reaction between the reducing agent and oxygen proceeds in addition to the reaction with NOx, and thus an LNT (Lean NOx Trap) separating and adsorbing NOx separately in a state where oxygen coexists, , In which case the complexity of the apparatus, as well as the reduction of the fuel are obtained from the fuel, leading to a reduction in fuel efficiency.

이러한 문제들로 인하여 현재 배기가스에 다량 포함돼 있는 유력한 NOx 환원제 (CO, H2 및 HC) 들이 NOx 환원에 사용되지 못하고 디젤산화촉매를 통하여 산화 배출되는 실정에 있다.Due to these problems, the potential NOx reducing agents (CO, H2 and HC), which are presently contained in the exhaust gas, are not used for NOx reduction but are oxidized and discharged through the diesel oxidation catalyst.

한편, 환원제를 사용하지 않고, NOx를 보다 쉽게 분해 처리하는 직접분해 방식도 많은 연구가 진행돼 왔다. Kustova 등 (Applied Catalysis B: Environmental 67 (2006) 6067) 많은 사람들이 관심을 가지고 연구에 몰두하는 전통적인 Cu-ZSM-5 촉매는 1000℃ 부근에서야 활성을 나타내고, Wang 등 (Catalysis Today 96, 1120, 2004)이 Pt 촉매를 사용하여 NO 및 N2O의 직접 분해 시도한 결과라든지 Iwakuni 등 (Applied Catalysis B: Environmental 74, 299306, 2007)이 페로브스카이트 (Perovskite) 촉매를 사용하여 NO의 직접 분해를 시도한 결과 등에서 나타난 바와 같이 대개 800℃ 이상에서야 어느 정도 활성을 보이는 수준에 불과하였다.On the other hand, direct decomposition methods for decomposing NOx more easily without using a reducing agent have been studied. Kustova et al. (Applied Catalysis B: Environmental 67 (2006) 6067) Conventional Cu-ZSM-5 catalysts, which many researchers are interested in, show activity only at around 1000 ° C., and Wang et al. (Catalysis Today 96, 1120, 2004 ) And the result of direct decomposition of NO and N2O using Pt catalyst or Iwakuni et al. (Applied Catalysis B: Environmental 74, 299306, 2007) attempted direct decomposition of NO by using perovskite catalyst As can be seen, it was only at a certain level of activity at 800 ° C or higher.

이들 연구자들이 NO의 직접 분해 반응에서 시도한 방법은 주로 금속산화물을 고온 소성하고, 격자 산소를 최소화하며 산소 빈자리 (Oxygen vacancy)에 NO를 흡착시켜 N2로 분해하고자 하는 방식에 의하여 진행되었으나, 대체로 고온에서만 활성이 나타났으며, 특히 산소가 존재하는 경우는 산소의 강한 흡착으로 인하여 활성이 현저히 저하되는 특성을 나타내곤 하여 실용화할 수 있는 기술과는 큰 거리를 나타내고 있는 실정이다.These researchers attempted to decompose N2 into NO by adsorbing NO to oxygen vacancies at a high temperature, mainly by calcining the metal oxide at a high temperature, In particular, when oxygen is present, the activity is markedly lowered due to the strong adsorption of oxygen. Thus, the present invention shows a great distance from the technology that can be put to practical use.

이러한 문제점을 해결하기 위한 한국공개특허 제10-2013-0123311호(2013.11.12.공개)는 배기가스의 처리용 혼합금속산화물 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 배기가스의 처리방법에 관한 것이고, 한국등록특허 제10-1029646호(2011.04.08.등록)는 고흡장성 혼합금속산화물 촉매의 병렬 배치를 통한 희박 질소산화물의 분해처리 방법에 관한 것이다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0123311 (published on November 12, 2013) for solving such problems relates to a mixed metal oxide catalyst for treating exhaust gas, a method for producing the same, and a method for treating exhaust gas using the same, Registered Patent No. 10-1029646 (Registered Apr. 4, 2011) relates to a method for decompositionally treating lean NOx through a parallel arrangement of a high-absorbance mixed metal oxide catalyst.

이처럼 최근에는 상기 선행문헌 1의 배기가스의 처리용 혼합금속산화물 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 배기가스의 처리방법과 선행문헌 2의 질소산화물 처리용 촉매 등 전구체 합성 조건에 따른 성능 향상에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
Recently, the performance improvement according to precursor synthesis conditions such as the mixed metal oxide catalyst for treating the exhaust gas of the above-mentioned prior art 1, the method for producing the same, the method for treating the exhaust gas using the same, and the catalyst for treating nitrogen oxides in the prior art 2 .

한국공개특허 제10-2013-0123311호(2013.11.12.공개)Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0123311 (Dec. 12, 2013) 한국등록특허 제10-1029646호(2011.04.08.등록)Korean Registered Patent No. 10-1029646 (registered on April 4, 2011)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 혼합금속 용액과 반응 용액을 가장 적절한 온도에서 합성 및 숙성하여 전환율 50%에 도달하는 온도를 낮출 수 있는 혼합금속산화물 촉매 제조방법을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a mixed metal oxide catalyst capable of lowering the temperature at which a mixed metal solution and a reaction solution are synthesized and aged at a most suitable temperature, And a method of manufacturing the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 혼합금속산화물 촉매 제조방법은, Al, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, Bi, Ga, B, La, Ce, Sc 및 Rh 중 적어도 둘 이상을 증류수에 용해한 혼합금속 용액과, NaOH와 Na2CO3를 증류수에 용해한 반응용액을 60℃ ∼ 70℃의 온도에서 300 ∼ 500rpm으로 교반하며 합성하는 합성단계; 상기 합성단계에서 합성된 전구체 용액을 60℃ ∼ 70℃의 온도에서 15 ∼ 17시간 동안 교반하여 균일화하는 숙성단계; 상기 숙성단계에서 숙성된 전구체 용액을 세척하여 pH = 6.5 ∼ 7.5이 되도록 잔류성분을 제거하는 세척단계; 상기 세척단계에서 세척된 전구체를 70℃ ∼ 110℃의 온도에서 12 ∼ 13시간 동안 건조시키고 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 전구체 분말을 500℃까지 분당 1 ∼ 3℃씩 증가시키고, 500℃에서 3시간 30분 ∼ 4시간 30분 동안 유지하여 소성하는 제1소성단계; 상기 제1소성단계에서 소성된 전구체 분말을 상기 전구체 분말 100중량부에 대하여 금속 Ag 3중량부가 용해되어 있는 금속 용액에 1 ∼ 12시간 동안 침지하는 침지단계; 상기 침지단계에서 침지된 전구체 분말을 1 ∼ 2시간 동안 분당 4 ∼ 6℃씩 증가시키며 건조시킨 후 소성하는 제2소성단계; 및 상기 제2소성단계에서 소성된 전구체 분말을 400℃까지 1시간 동안 온도를 증가시키고, 400℃에서 500℃까지 2시간 동안 온도를 증가시킨 후 500℃의 온도에서 1시간 30분 ∼ 2시간 30분 동안 소성하는 제3소성단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a mixed metal oxide catalyst, the method comprising the steps of: preparing a mixed metal oxide catalyst comprising a mixture of at least two of Al, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, Bi, Ga, B, La, A mixed metal solution dissolved in distilled water, and a reaction solution in which NaOH and Na 2 CO 3 are dissolved in distilled water, at a temperature of 60 ° C to 70 ° C at 300 to 500rpm; Aging the precursor solution synthesized in the synthesis step at a temperature of 60 ° C to 70 ° C for 15 to 17 hours to homogenize the precursor solution; A washing step of washing the aged precursor solution in the aging step to remove the residual components so as to have a pH of 6.5 to 7.5; A pulverizing step of drying and pulverizing the precursor washed in the washing step at a temperature of 70 ° C to 110 ° C for 12 to 13 hours; A first firing step of increasing the powder of the precursor pulverized in the pulverization step to 500 ° C at a rate of 1 to 3 ° C per minute and holding the powder at 500 ° C for 3 hours and 30 minutes to 4 hours and 30 minutes; An impregnation step of immersing the precursor powder calcined in the first calcination step in a metal solution dissolving 3 parts by weight of metal Ag for 1 to 12 hours with respect to 100 parts by weight of the precursor powder; A second calcination step in which the precursor powder immersed in the immersion step is dried and baked for 1 to 2 hours at a rate of 4 to 6 ° C per minute; And the precursor powder calcined in the second calcination step is heated to 400 ° C. for 1 hour, heated from 400 ° C. to 500 ° C. for 2 hours, heated at 500 ° C. for 1 hour 30 minutes to 2 hours And a second firing step of firing the first firing step.

이때, 상기 합성단계는 상기 혼합금속 용액과 반응용액을 65℃의 온도에서 합성할 수 있다.At this time, in the synthesis step, the mixed metal solution and the reaction solution may be synthesized at a temperature of 65 ° C.

또한, 상기 세척단계는 상기 숙성된 전구체 용액의 pH = 7이 되도록 잔류성분을 제거할 수 있다.
In addition, the washing step may remove the residual components so that the pH of the aged precursor solution is 7.

본 발명에 따른 혼합금속산화물 촉매 제조방법은 혼합금속 용액과 반응 용액을 가장 적절한 온도에서 합성 및 숙성하여 전환율 50%에 도달하는 온도를 낮출 수 있다.
In the method for preparing a mixed metal oxide catalyst according to the present invention, the mixed metal solution and the reaction solution can be synthesized and aged at the most suitable temperature to lower the temperature at which the conversion rate reaches 50%.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 혼합금속산화물 촉매 제조방법을 나타내는 순서도이고,
도 2는 상온 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이며,
도 3는 55℃ 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이고,
도 4는 65℃ 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이며,
도 5는 75℃ 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이고,
도 6은 80℃ 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이며,
도 7은 전구체 합성 온도의 차이와 변화에 따른 CO의 전환율 변화를 비교한 그래프이고,
도 8은 도 7은 전구체 합성 온도의 차이와 변화에 따른 C3H6의 전환율 변화를 비교한 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing a method for producing a mixed metal oxide catalyst according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a graph showing a conversion rate according to a temperature change when a catalyst of a precursor synthesized at room temperature is used,
FIG. 3 is a graph showing a conversion rate according to a temperature change when a catalyst of a precursor synthesized at 55 ° C. is used,
FIG. 4 is a graph showing a conversion rate according to a temperature change when a catalyst of a precursor synthesized at 65 ° C. is used,
5 is a graph showing a conversion rate according to a temperature change when a catalyst of a precursor synthesized at 75 ° C is used,
6 is a graph showing a conversion rate according to a temperature change when a catalyst of a precursor synthesized at 80 ° C is used,
7 is a graph comparing the difference in the synthesis temperature of the precursor and the change in CO conversion according to the change,
FIG. 8 is a graph comparing the change of the precursor synthesis temperature and the change of the conversion rate of C 3 H 6 according to the change. FIG.

이하에서는 본 발명에 따른 혼합금속산화물 촉매 제조방법에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, a method for preparing a mixed metal oxide catalyst according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 혼합금속산화물 촉매 제조방법을 나타내는 순서도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart illustrating a method for preparing a mixed metal oxide catalyst according to one embodiment of the present invention. FIG.

본 발명은 N2O를 포함하는 희박 상태의 질소산화물을 분해하기 위하여, HC, CO 및 NOx를 산소와 격리하여 흡착할 수 있는 촉매 특성과 흡착한 NOx를 효과적으로 환원 분해할 수 있는 촉매 조성에 의하여 NH3 등과 같이 외부에서 별도로 공급돼야 하는 다른 환원제의 사용 없이도 일반적인 배기가스의 온도 범위에서 산소의 공존 유무에 관계없이 직접분해 또는 공존하는 CO 및 HC와의 상관적인 반응 특성에 의하여 NOx를 효과적으로 분해 제거할 수 있는 혼합금속산화물 촉매의 제조방법을 제공한다.In order to decompose nitrogen oxides in a lean state including N 2 O, the present invention is characterized by a catalytic characteristic capable of adsorbing HC, CO and NO x by separating them from oxygen, and a catalyst composition capable of effectively decomposing NO x adsorbed thereon It is possible to effectively decompose and remove NOx by a reaction characteristic directly correlated with CO or HC which is directly decomposed or coexisted with or without coexistence of oxygen in a general exhaust gas temperature range without using any other reducing agent which should be separately supplied from the outside such as NH 3 The present invention provides a method for producing a mixed metal oxide catalyst.

본 발명에 따른 혼합금속산화물 촉매 제조방법은 여덟 단계로 이루어지는데, 이는 합성단계(S10), 숙성단계(S20), 세척단계(S30), 분쇄단계(S40), 제1소성단계(S50), 침지단계(S60), 제2소성단계(S70) 및 제3소성단계(S80)이다.The method for producing a mixed metal oxide catalyst according to the present invention comprises eight steps of: synthesizing step (S10), aging step (S20), washing step (S30), pulverizing step (S40), first firing step (S50) An immersion step S60, a second firing step S70, and a third firing step S80.

상기 합성단계(S10)는 Al, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, Bi, Ga, B, La, Ce, Sc 및 Rh 중에서 NOx에 대한 높은 흡착 성능과 분해 특성을 보유하는 적어도 둘 이상의 금속을 택하여 일정 비율로 질산염 용액을 만들고, NaOH와 Na2CO3를 증류수에 용해한 반응용액에 천천히 가하여 반응시키면서 과포화 용액을 공침전 (Co-precipitation)시켜 혼합금속산화물 촉매 전구체 용액을 얻는 단계이다. 이때, 전구체 용액의 합성은 300 ∼ 500rpm의 속도와 60℃ ∼ 70℃의 온도로 수행해야 하고, 이때 전구체 용액의 합성 온도는 65℃를 유지하며 합성하는 것이 가장 바람직하다.The synthesis step S10 is a step of synthesizing at least two or more metals having high adsorption performance and decomposition characteristics for NOx among Al, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, Bi, Ga, B, La, And a solution of NaOH and Na2CO3 dissolved in distilled water is slowly added to the reaction solution to co-precipitate the supersaturated solution to obtain a mixed metal oxide catalyst precursor solution. At this time, the synthesis of the precursor solution should be carried out at a speed of 300 to 500 rpm and a temperature of 60 ° C to 70 ° C, and it is most preferable to synthesize the precursor solution while maintaining the synthesis temperature of the precursor solution at 65 ° C.

이후 상기 숙성단계(S20)에서는 상기 합성단계(S10)에서 합성된 전구체 용액을 60℃ ∼ 70℃의 온도를 유지하며 15 ∼ 17시간 동안 교반하여 균일화한다. 다음으로 세척단계(S30)에서는 상기 숙성단계(S20)에서 숙성된 전구체 용액을 세척하여 pH = 6.5 ∼ 7.5이 되도록 잔류성분을 제거한다.Thereafter, in the aging step (S20), the precursor solution synthesized in the synthesis step (S10) is stirred at a temperature of 60 ° C to 70 ° C for 15 to 17 hours for homogenization. Next, in the cleaning step (S30), the aged precursor solution is aged in the aging step (S20) to remove the residual components so that the pH is 6.5 to 7.5.

이때, 상기 전구체 용액은 pH = 7이 되도록 하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the precursor solution has pH = 7.

상기 세척단계(S30)에서 잔류성분이 제거된 전구체를 상기 분쇄단계(S40)에서 70℃ ∼ 110℃의 온도에서 12 ∼ 13시간 동안 유지하면서 건조시키고 분쇄한 뒤에 분당 1 ∼ 3℃씩 증가시켜 최대 500℃까지 상승하는 온도에서 소성하는 제1소성단계(S50)를 거친다.The precursor in which the residual components have been removed in the washing step S30 is dried and pulverized at a temperature of 70 to 110 DEG C for 12 to 13 hours in the pulverization step S40, Lt; RTI ID = 0.0 > ° C. ≪ / RTI >

이후 상기 제1소성단계(S50)에서 소성된 전구체 분말을 상기 전구체 분말 100중량부에 대하여 금속 Ag 3중량부가 용해되어 있는 금속 용액에 1 ∼ 12시간 동안 침지하는 침지단계(S60)를 거쳐 제2소성단계(S70)에서 1 ∼ 2시간 동안 분당 4 ∼ 6℃씩 증가시키며 건조시킨 후 소성한다.Thereafter, the precursor powder fired in the first firing step (S50) is immersed in a metal solution having 3 parts by weight of metal Ag dissolved therein for 1 to 12 hours with respect to 100 parts by weight of the precursor powder (S60) In the sintering step (S70), it is increased by 4 to 6 ° C per minute for 1 to 2 hours, and then dried and fired.

이렇게 상기 제2소성단계(S70)에서 소성된 전구체 분말을 400℃까지 1시간 동안 온도를 증가시키고, 400℃의 온도에서 500℃의 온도까지 2시간 동안 온도를 증가시킨 후 500℃의 온도에서 1시간 30분 ∼ 2시간 30분 동안 소성하여 혼합금속산화물 촉매를 제조한다.The precursor powder thus fired in the second firing step (S70) was heated to 400 deg. C for 1 hour, heated from 400 deg. C to 500 deg. C for 2 hours and then cooled to 500 deg. For 30 minutes to 2 hours and 30 minutes to prepare a mixed metal oxide catalyst.

이렇게 제조된 혼합금속산화물은 참여 금속의 양과 이온 상태에 따라 단일 금속산화물 [M(x)2Ox], 스피넬 (Spinel) [M(Ⅱ)M(Ⅲ)2O4], 페로브스카이트 (Perovskite) [M(Ⅱ)M(Ⅳ)O3], 페라이트(Ferrite) [M(FexOy)] 계의 산화물 및 기타 산화물과 이들 산화물들의 복합체로 구성될 수 있다.The mixed metal oxides thus prepared are classified into a single metal oxide [M (x) 2Ox], spinel [M (II) M (III) 2O4], perovskite [ M (II) M (IV) O3], and ferrite [M (FexOy)] based oxides and other oxides and complexes of these oxides.

이와 같이, 상기 산화물 촉매는 기본적으로 스피넬, 페로브스카이트, 페라이트 및 기타의 결정 구조를 가질 수 있으며, 혼합금속산화물에 첨착 또는 층간 결합된 활성 금속을 포함할 수 있다. 상기 혼합금속산화물 촉매는 각종 연소 배기가스를 종합적으로 (total) 분해할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 CO, HC 및 NOx에 대하여 높은 선택도의 흡착 특성을 보유하며, 산소가 공존하는 상태에서 Pt와 같은 귀금속의 사용 없이도 HC, CO 및 NO의 산화 성능이 뛰어나며, 높은 효율로 NOx 분해를 가능케 하는 직접분해 효과와 CO, HC 및 NH3에 의한 선택적 촉매환원반응 (HC-SCR 및 NH3-SCR) 기능을 가지고 있으며, NOx를 흡착 저장한 후 CO 및 H2 등의 환원제로 환원시키는 LNT (Lean NOx Trap) 방법, 및 산소 농도가 엄격히 조율되어 산소는 없고, CO가 과잉으로 존재하는 경우의 NOx 환원반응 (TWC) 등 NOx 분해를 위한 거의 모든 NOx 처리 방법을 포함한다.Thus, the oxide catalyst may have spinel, perovskite, ferrite, and other crystal structures basically and may include an active metal impregnated or interlayer bonded to the mixed metal oxide. The mixed metal oxide catalyst can totally decompose various combustion exhaust gases. For example, the present invention has high selectivity adsorption properties for CO, HC, and NOx, and has excellent oxidation performance of HC, CO, and NO without using noble metals such as Pt in a state where oxygen coexists, (HC-SCR and NH3-SCR) by CO, HC, and NH3, adsorbs and stores NOx, and reduces it to a reducing agent such as CO and H2. A Lean NOx Trap (LNT) method, and almost all of NOx treatment methods for NOx decomposition such as NOx reduction reaction (TWC) when oxygen concentration is tightly regulated and there is no oxygen and excess CO exists.

상기 혼합금속산화물에 Na을 비롯한 알카리 금속이 첨착 또는 이온교환 등으로 첨가된 경우 산소가 존재하는 상황에서도 흡착된 NOx를 직접 분해시키거나 CO 또는 HC와 반응케 하여 NOx의 분해를 가능케 함으로써 희박 NOx 처리 성능을 제공한다. 혼합금속산화물 촉매를 사용하는 희박 NOx 처리의 경우, 외부로부터 환원제 주입이 없는 수동적 방식 (Passive Method)에 의해서도 높은 NOx 제거효율을 나타내어 추가 환원제에 의한 연료 페널티(Fuel Penalty)를 최소화할 수 있으며, NH3 환원제를 사용하는 SCR 공정을 택할 경우에는 레독스 (Redox) 활성을 증가시켜 기존 반응 온도 영역보다 더 낮은 온도 영역에서 NOx를 환원 분해시킬 수 있다. 희박 NOx를 선택적으로 흡착시킨 후 HC, CO 또는 H2 등 환원제로 환원 탈착시키는 LNT 공정을 택할 경우, NO의 산화 후 NO2의 흡착으로 이어지는 기존 공정에 비해 모든 NO, NO2 및 N2O를 산소 대비 높은 선택도로 보다 저온에서 흡착하고 환원 탈착시키는 에너지 저감형 공정을 제공할 수 있다.When alkali metal such as Na is added to the mixed metal oxide by impregnation or ion exchange, even in the presence of oxygen, it is possible to directly decompose the adsorbed NOx or react with CO or HC to enable decomposition of NOx, Performance. In the case of the lean NOx treatment using the mixed metal oxide catalyst, the fuel penalty due to the additional reducing agent can be minimized by exhibiting a high NOx removal efficiency even by a passive method in which there is no reductant injection from the outside, When the SCR process using a reducing agent is employed, the reduction activity of NOx can be reduced at a lower temperature range than the conventional reaction temperature range by increasing the Redox activity. In the LNT process, which selectively adsorbs lean NOx and then desorbs it with a reducing agent such as HC, CO or H2, all of the NO, NO2 and N2O are oxidized to NO 2 It is possible to provide an energy reduction type process of adsorbing and reducing and desorbing at a lower temperature.

본 발명의 혼합금속산화물 촉매 제조방법에 의해 제조된 촉매는 충분한 흡착 공간을 가지나, 전이금속 성분과 충분 이상의 산소 리간드가 결합된 산화물을 형성하고 있어서 여분의 산소 흡착을 저지한다. 그러나, 상기 촉매는 산소와 친화력이 있는 HC, CO 및 NO 등 NOx 성분에 대한 흡착 성능을 높이고, 반대로 N2, O2, CO2, 및/또는 H2O 등 성분에 대한 선택적 흡착 성능이 낮아서 상기 성분들을 생성물로 하거나 상기 성분들이 반응물 중에 과량 포함되어 생성물의 형성을 방해하는 경우, 촉매 층에서의 각종 반응에서 이들의 개입을 차단 또는 저지한다. 또한, 상기 성분들이 생성될 경우, 상기 성분들의 흡착 성능을 떨어뜨려 탈착을 용이하게 함으로서 반응 활성을 크게 향상시킨다.The catalyst prepared by the mixed metal oxide catalyst preparation method of the present invention has a sufficient adsorption space, but forms an oxide in which a transition metal component and a sufficient amount of oxygen ligand are combined to prevent excessive oxygen adsorption. However, the catalyst improves the adsorption performance for NOx components such as HC, CO and NO having affinity for oxygen, and conversely, the selective adsorption performance for components such as N2, O2, CO2, and / or H2O is low, Or intercepts or inhibits their intervention in various reactions at the catalyst bed, if the components are contained in excess in the reactants and interfere with the formation of the product. In addition, when the components are produced, the adsorption performance of the components is lowered and the desorption is facilitated, thereby greatly improving the reaction activity.

본 발명에 따른 배기가스의 처리용 혼합금속산화물 촉매는 하기 화학식 1로 표시되며, 적어도 2 종류 이상의 금속의 혼합금속산화물 또는 금속산화물의 혼합물로 구성된다.The mixed metal oxide catalyst for the treatment of exhaust gas according to the present invention is represented by the following general formula (1), and is composed of a mixture of at least two kinds of metal mixed metal oxides or metal oxides.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

M(Ⅱ)uM(Ⅲ)vM(Ⅳ)wM(V)xM(Ⅵ)yOzM (II) uM (III) vM (IV) wM (V) xM (VI) yOz

상기 식에서, M(Ⅱ)는 2가의 Mg, Ca, Ni, Zn, Sr, Ba, Be, Fe, Cu, Co, Pd 및 Mn으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되고, M(Ⅲ)는 3가의 Al, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, Bi, Ga, B, La, Ce, Sc 및 Rh로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, M(Ⅳ)는 4가의 Ti, Mn, Nb, Rh, Sn, Pd, Ce, La, Mo, W, Ge, Re, Ru, 및 Os로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되고, M(V)는 5가의 V, Re, Ir, Os, Bi, 및 Ru로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, M(Ⅵ)는 6가의 Mo, W, Ir, Ru, Re, Cr로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되고, u, v, w, x, 및 y는 서로 같거나 다르게 0 내지 18 사이의 실수이다. 또한, z는 a(u+3v/2+2w+5x/2+3y)이며, a는 1 초과 5 이하의 실수이다.M (II) is at least one selected from the group consisting of divalent Mg, Ca, Ni, Zn, Sr, Ba, Be, Fe, Cu, Co, Pd and Mn, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, Bi, Ga, B, La, Ce, Sc and Rh; M (IV) is at least one selected from the group consisting of tetravalent Ti, (V) is at least one selected from the group consisting of pentavalent V, Re, Ir, Os, Bi, and Ru, at least one selected from the group consisting of Pd, Ce, La, Mo, W, Ge, Re, One or more selected from the group consisting of Mo, W, Ir, Ru, Re and Cr, and u, v, w, x and y are the same or different from 0 to 18 It is a mistake between. Z is a (u + 3v / 2 + 2w + 5x / 2 + 3y), and a is a real number greater than 1 and less than or equal to 5.

이와 같이, 본 발명에 따른 촉매는 적어도 2 종류 이상 금속의 혼합금속산화물 또는 금속산화물과의 혼합물로 구성되며, 상기 전이금속들은 최소한 높은 산화 상태에서 약하게 결합된 과량의 산소 결합, 또는 페록소 (O2)2- 리간드에 의한 과산화물에 의한 산소 결합을 가지고 있으며, 이로 인해 여타의 산소 흡착을 최소화하고, 루이스염 (Lewis Base)으로서 NO 등 질소산화물의 흡착을 극대화할 수 있도록 형성된다. 상기 식에서, 산소량을 의미하는 z = a(u+3v/2+2w+5x/2+3y)이며, a는 산소의 옥소 (Oxo) 또는 페록소 (O2)2- 리간드 등에 의한 과량 산소의 결합 정도를 나타내는 척도이며, 1 초과 5 이하의 실수를 갖는다. 상기 산소량은 상술한 범위에서 안정된 과산화 상태를 유지함으로써 여타의 산소 흡착을 최소화하고, 루이스염으로서 NO 등 질소산화물의 흡착을 극대화할 수 있다.Thus, the catalyst according to the present invention is composed of a mixture of at least two or more metals with a mixed metal oxide or metal oxide, the transition metals having an excessively weak oxygen bond, at least in a high oxidation state, ) 2- ligand, thereby minimizing other oxygen adsorption and maximizing the adsorption of nitrogen oxides such as NO as a Lewis base. And z = a (u + 3v / 2 + 2w + 5x / 2 + 3y) in which the expression, means that the amount of oxygen, is a combination of excess oxygen due oxo (Oxo) or Fe rokso (O2) 2- ligand of oxygen , And has a real number of more than 1 and less than 5. The oxygen amount maintains a stable peroxidation state within the above-mentioned range, thereby minimizing other oxygen adsorption and maximizing the adsorption of nitrogen oxides such as NO as Lewis salts.

또한, 본 발명에 따른 촉매는 상기 혼합금속산화물의 균일계 반응을 통한 합성 및 결합 방식 외에 K, Li, Na, Fr, Mg, Sr, Nb, Sc, Ge, La, Mn, Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ir, 및 Ru로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 활성 성분 또는 보조 금속을 이온교환, 첨착 또는 층간 결합 (intercalation)하여 그 특성을 상승시킬 수 있다. 상기 활성 성분의 함량은 전체 촉매에 대하여 0.01 내지 30중량%이 바람직하며, 0.01중량% 미만이면 첨가 효과가 미미하며, 30중량%를 초과하면 보조 금속의 성격을 벗어나므로 무의미하다.In addition, the catalyst according to the present invention can be synthesized and combined by a uniform reaction of the mixed metal oxide, and can be used in combination with K, Li, Na, Fr, Mg, Sr, Nb, Sc, Ge, La, Mn, , Au, Pt, Pd, Rh, Ir, and Ru may be ion-exchanged, impregnated or intercalated to increase the properties of the active component or the auxiliary metal. The content of the active ingredient is preferably 0.01 to 30% by weight based on the total catalyst, and if it is less than 0.01% by weight, the effect of addition is insignificant. If it exceeds 30% by weight,

또한, 본 발명에서는 상기 혼합금속산화물 촉매의 제조를 위한 하기 화학식 2로 표시되는 전구체를 균일계 액상 반응을 통하여 준비하는 단계; 및 상기 전구체를 동결 건조 또는 70 내지 150℃에서 건조 후 100 내지 950℃에서 소성 (calcination)시켜 혼합금속산화물을 형성하는 단계를 포함하는 혼합금속산화물 촉매를 제조하는 방법을 제공한다. 선택적으로, 상기 혼합금속산화물에 활성 또는 보조 금속을 함침 (impregnation)하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a mixed metal oxide catalyst, comprising: preparing a precursor represented by the following general formula (2) And drying the precursor at 70 to 150 ° C. and calcining the precursor at 100 to 950 ° C. to form a mixed metal oxide. Optionally, the method may further comprise impregnating the mixed metal oxide with an active or auxiliary metal.

상기 혼합금속산화물은 촉매 반응에 유리한 충분한 5∼500㎡/g 범위의 비표면적과 세공구조를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구조를 갖는 본 발명의 촉매는 균일계 액상 반응을 통하여 금속의 수산화물 염으로 이루어지는 하기 화학식 2의 혼합금속산화물 전구체로부터 합성 제조될 수 있다.Preferably, the mixed metal oxide has a pore structure and a specific surface area in the range of 5 to 500 m 2 / g, which is advantageous for the catalytic reaction. The catalyst of the present invention having such a structure can be synthesized from a mixed metal oxide precursor of the following formula (2) comprising a hydroxide salt of a metal through a homogeneous liquid phase reaction.

[화학식 2](2)

[M(Ⅱ)uM(Ⅲ)vM(Ⅳ)wM(V)xM(Ⅵ)y(OH)o]p+An -p/n·mH2O(OH) o] p + A n - p / n.mH 2 O (III) vM (IV)

상기 식에서, M(Ⅱ), M(Ⅲ), M(Ⅳ), M(V), 및 M(Ⅵ)는 전술한 바와 같고, u, v, w, x, 및 y 또한 전술한 바와 같으며, p와 o는 o=(2u+3v+4w+5x+6y-p)의 관계식으로 표시되며, An -는 음이온으로 CO3 2 -, NO3 -, SO4 2 -, Cl-, OH-, SiO3 2 -, MnO4 2 -, WO4 2 -, HGaO3 2-, HPO4 2 -, HVO4 2 -, ClO4 - 및 BO3 2 - 등의 무기계 음이온과 아디핀산, 옥살산 등의 유기산 등으로부터 선택되고, p+가 0가인 경우 An -로 표시되는 음이온이 없는 혼합금속의 수산화물이다.In the above formula, M (II), M (III), M (IV), M (V), and M (VI) are as described above and u, v, w, x, and y are also as described above , p and o are represented by the relationship o = (2u + 3v + 4w + 5x + 6y-p), where A n - is an anion such as CO 3 2 - , NO 3 - , SO 4 2 - , Cl - , OH -, SiO 3 2 -, MnO 4 2 -, WO 4 2 -, HGaO 3 2-, HPO 4 2 -, HVO 4 2 -, ClO 4 - and BO 3 2 - inorganic anion, such as adipic acid, oxalic acid, etc. And an hydroxide of a mixed metal selected from the group consisting of an anion-free metal represented by A n - when p + is zero.

본 발명의 혼합금속산화물 촉매용 전구체는 상기 혼합금속산화물의 침전 (Precipitation), 침적-침전(Deposition-Precipitation), 공침전 (Co-precipitation) 또는 졸겔법 (Sol-Gel Process)의 균일계 반응을 통해 형성될 수 있다. 특기할 점은 균일계 액상 반응을 통하여 전구체를 합성하는 과정에서 일정 몰 비로 집어넣는 반응물은 침전물로의 반응과정에서 침전물의 결정 구조 양상에 따라 혼합금속의 조성이 달라질 수 있어 반드시 같은 비율로 생성되는 것은 아니며 반응에 참여하지 않은 금속 성분의 잔여분은 세척 시 깨끗이 제거되는 것을 원칙으로 한다.The precursor for the mixed metal oxide catalyst of the present invention can be prepared by a method such as Precipitation, Deposition-Precipitation, Co-precipitation or Sol-Gel process of the mixed metal oxide As shown in FIG. It is important to note that the reactants incorporated at a certain molar ratio in the process of synthesizing the precursor through the homogeneous liquid phase reaction are necessarily produced in the same ratio because the composition of the mixed metal can be changed according to the crystal structure of the precipitate during the reaction with the precipitate , And the remnants of the metal not participating in the reaction should be cleanly removed during the cleaning.

이렇게 얻어진 전구체 용액은 일정 시간 이상의 숙성을 하는 것이 좋으며, 이때 미량의 과산화수소 (H2O2)를 용액에 첨가하면서 전이금속의 과산화물 형성을 촉진할 수 있다. 침전물을 숙성시킨 후, 세척, 건조 및 분쇄 과정을 거친 후 소성하여 혼합금속산화물 촉매를 얻는다. 소성 과정으로 진입하기 전에 K, Li, Na, Mg, Sr, Nb, Sc, Ge 및 La, Mn, Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, 및 Rh 등으로 구성된 성분으로부터 하나 이상 선택된 금속의 첨착, 코팅 및 이온교환 등의 방법에 의하여 층간 결합 또는 첨착시키는 단계를 선택적으로 거칠 수도 있다. 이때, 상기 건조 온도는 70 내지 150℃가 적당하나 진공 또는 동결 건조를 택할 수도 있으며, 소성온도는 400∼950℃ 범위에서 하되 500℃를 중심으로 온도가 낮을 경우 소성이 불완전할 수가 있으며 이보다 온도가 높아질 경우 촉매의 비표면적이 감소하거나 산소 빈자리가 발생하여 촉매활성을 저해할 수도 있다.The precursor solution thus obtained is preferably aged for a certain period of time. At this time, it is possible to promote the peroxide formation of the transition metal by adding a small amount of hydrogen peroxide (H2O2) to the solution. After aging the precipitate, it is washed, dried and pulverized and then calcined to obtain a mixed metal oxide catalyst. A metal selected from the group consisting of K, Li, Na, Mg, Sr, Nb, Sc, Ge and La, Mn, Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd and Rh, The step of interlayer bonding or impregnation may be selectively conducted by a method such as impregnation, coating and ion exchange. The drying temperature may be in the range of 70 to 150 ° C, but it may be vacuum or freeze-dried. The calcination temperature may be in the range of 400 to 950 ° C, but if the temperature is low around 500 ° C, the calcination may be incomplete. If it is increased, the specific surface area of the catalyst may decrease or oxygen vacancies may be generated, which may hinder the catalytic activity.

상기 전구체는 액상법에 의한 전구체 제조 및 소성 과정을 축약하여 일정 비율의 혼합 금속염의 용액을 직접 100∼950℃에서 연소 (Combustion)시키는 용액 연소법 (Solution Combustion) 등에 의하여 혼합금속산화물을 제조하는 방법을 택할 수도 있으나, 균일계 공침전 방법이나 졸-겔 방법에 의한 전구체 제조 과정을 통하는 방법에 비하여 산소 리간드 형성 정도 및 세공 구조의 특성 차이 등으로 인하여 촉매의 성능이 떨어질 수 있다.The precursor may be prepared by a solution combustion method in which a solution of a mixed metal salt is directly burned at a temperature ranging from 100 to 950 ° C by reducing the precursor preparation and firing process by a liquid phase method, However, the performance of the catalyst may be deteriorated due to the degree of oxygen ligand formation and the characteristics of the pore structure, compared to a method of uniformly co-precipitating or through a sol-gel method.

균일계 반응에 의한 전구체 화합물은 OH의 층상 구조와 층간에 CO32 -와 같은 음이온 그룹들이 결합돼 있어서 소성 과정에서 이 전구체에 열을 가했을 때 발생하는 기포로 인해 규칙적이고 발달된 세공을 형성하므로 넓은 비표면적과 열적 안정성을 가진 매우 작은 크기의 분말형 혼합금속산화물을 형성하게 된다.The precursor compounds due to the homogeneous reaction are formed by the formation of regular and developed pores due to the bubbles generated when heat is applied to the precursor in the firing process due to the bonding of the anion groups such as CO 3 2 - Resulting in a very small size powdery mixed metal oxide with specific surface area and thermal stability.

본 발명의 혼합금속산화물 촉매는 촉매 금속 성분의 조성에 따라 산소 대비 HC, CO, NOx 및 N2O에 대해 높은 흡착 특성을 나타내며, 산소의 함유 유무에 관계없이 모든 종류의 연소 배기가스에 포함된 HC, CO, NOx 및 N2O 처리에 있어서 처리 방법에 따라 활성 반응온도 등 반응의 양상이 달라지는 면이 있지만, 전반적으로 높은 활성을 나타낸다.The mixed metal oxide catalyst of the present invention exhibits high adsorption characteristics to HC, CO, NOx and N2O with respect to oxygen according to the composition of the catalytic metal component and exhibits high adsorption characteristics with respect to HC, In the treatment of CO, NOx and N2O, there are aspects such as the reaction reaction temperature which vary depending on the treatment method, but they show high activity as a whole.

본 발명의 혼합금속산화물 촉매는 과량의 산소 결합을 바탕으로 HC, CO, 및 NOx에 대해 높은 친화력을 갖게 되어 흡착 성능이 높아지는 것으로 판단되며, HC, CO 및 NO의 산화 및 환원제가 필요 없는 직접분해, CO 또는 HC에 의한 NOx의 환원 과정 등에서 효과적으로 작용하며, 지속적인 활성의 유지를 위하여 가스 중의 산소가 필요한 것이 확인되었다. 이는 혼합금속산화물에 의한 HC의 산화반응에서 발견되는 바와 같이 반응물과 금속산화물에 옥소 (Oxo) 또는 페록소 리간드의 약한 결합 산소에 의한 촉매의 환원과 산화가 번갈아 일어나는 형태로 일종의 Mars-van Krevelen 반응 기구와 유사한 과정이 진행되는 것으로 추정되지만, CO 또는 HC과 반응하는 NOx의 N2 및 CO2 또는 H2O로의 환원 탈착 과정은 좀 더 확실한 규명이 요구된다.It is considered that the mixed metal oxide catalyst of the present invention has a high affinity for HC, CO, and NOx based on excessive oxygen bonding, and thus the adsorption performance is enhanced. The oxidation of HC, CO and NO, , Reduction process of NOx by CO or HC, and it was confirmed that oxygen in the gas is necessary for the maintenance of the continuous activity. This is due to the fact that the reduction and oxidation of the catalyst due to the weak bonding oxygen of the oxo (oxo) or peroxo ligand alternately occurs in the reactants and the metal oxide, as found in the oxidation reaction of HC by the mixed metal oxide, It is assumed that the mechanism is similar to the process, but the process of reduction desorption of NOx reacting with CO or HC into N 2 and CO 2 or H 2 O requires more definite identification.

혼합금속산화물에 의한 NOx의 분해를 위해 CO 및 NH3 등의 환원제를 사용할 경우에는 N2, CO2 및 H2O 등으로 분해되어 이들 분해 생성물들의 흡착 성능이 떨어지므로 탈착이 용이하게 진행되는 것으로 해석된다.In the case of using a reducing agent such as CO and NH 3 for the decomposition of NOx by the mixed metal oxide, decomposition into N 2 , CO 2 and H 2 O and the like deteriorate the adsorption performance of these decomposition products, Is interpreted.

본 발명에 따르면, 상기 방법들로 제조된 혼합 금속 산화물 촉매 또는 상기 촉매가 코팅된 펠릿이나 허니컴과 같은 지지체를 사용하여 화석 연료의 연소 과정에서 생성된 배기가스의 NOx, N2O, O2, HC, CO, CO2, H2O, SO2, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배기가스 중에서 HC, CO, NO, NO2, N2O 등 NOx, 또는 이들의 혼합물을 산소 및 CO2 등으로부터 선택적으로 흡착시켜 분리 저장할 수 있다. 상기 흡착온도는 55℃ ∼ 500℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 이는 온도가 낮아질수록 촉매 흡착성능이 증가하는 반면, 흡착속도가 늦어지는 특성을 고려할 때 적정 온도범위가 필요하다는 면에서 바람직하다. 희박 연소 배기가스에 행해지는 NOx 흡착의 경우, 주로 NO2를 흡착하는 Pt/BaO 계통의 다른 희박 NOx 저장용 촉매에 비하여 NO까지 동시에 저장할 수 있고, Pt 같은 귀금속 촉매를 사용하지 않아도 NO2로 산화시킬 수 있으므로 경제적이며, 연소 과정에서 발생되는 HC 및 CO는 NOx의 환원반응에 유익하게 작용한다.According to the invention, NOx, N 2 O, O 2 in the exhaust gas generated by the combustion of fossil fuel to a mixed metal oxide catalyst or the catalyst made of the above methods using a support such as a coated pellet or a honeycomb, from HC, CO, CO 2, H 2 O, SO 2, or HC, CO, NO, NO 2 , N 2 O , such as NOx, or an oxygen and CO 2, such as a mixture thereof in the exhaust gas containing a mixture thereof Selectively adsorbed and separated and stored. The adsorption temperature can be carried out at a temperature of 55 ° C to 500 ° C, which is preferable in that the lower the temperature is, the more the catalyst adsorption performance is increased, while the appropriate temperature range is required in consideration of the slow adsorption rate. In the case of the NOx absorption is performed in the lean combustion exhaust gas, can be stored primarily at the same time to NO than other lean NOx storage catalyst of Pt / BaO system to adsorb the NO 2, the oxidation to NO 2 does not require the use of noble metal catalysts such as Pt And HC and CO generated in the combustion process are beneficial to the reduction reaction of NOx.

본 발명에 따르면, 상기 혼합금속산화물 촉매 또는 상기 촉매가 코팅된 펠릿이나 허니컴과 같은 지지체를 사용하여, 화석 연료의 연소 과정에서 생성된 배기가스의 NOx, N2O, O2, HC, CO, CO2, H2O, SO2, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배기가스로부터 적어도 0.1부피% 이상의 산소(O2)가 존재하는 조건에서 CO와 HC 및 NO를 동시에 산화시킬 수 있다. 이는 엔진 시동과 같은 저온 연소라든지 산소가 충분하지 않은 상태에서 발생하는 미반응 HC 및 CO를 여분의 산소로 산화시켜 배기가스의 유해 성분을 제거할 수 있음을 의미한다.According to the invention, the mixing by using the metal oxide catalyst or a pellet or a support such as a honeycomb of the catalyst is coated, of the exhaust gas generated by the combustion of fossil fuels, NOx, N 2 O, O 2, HC, CO, It is possible to simultaneously oxidize CO, HC and NO under the condition that at least 0.1 volume% or more of oxygen (O 2 ) exists from the exhaust gas containing CO 2 , H 2 O, SO 2 , or a mixture thereof. This means that it is possible to remove harmful components of the exhaust gas by oxidizing unreacted HC and CO generated with low temperature combustion such as engine starting or oxygen inadequate, with extra oxygen.

또한, 본 발명에 따른 혼합금속산화물 촉매 또는 상기 촉매가 코팅된 펠릿이나 허니컴과 같은 지지체를 사용하여, 화석 연료의 연소 과정에서 생성된 배기가스의 NOx, N2O, O2, HC, CO, CO2, H2O, SO2, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배기가스 중에서 HC, CO, NOx, N2O 또는 이들의 혼합물을 산소로부터 분리 흡착시키며, 동시에 0.1부피% 이상의 산소가 존재하는 조건에서 외부로부터 투입돼야 하는 어떠한 환원제의 도움 없이 직접 분해시키거나 CO 또는 HC을 환원제로 하여 NOx를 N2와 CO2 및 H2O로 환원 분해시킬 수 있다. 처리하고자 하는 질소산화물 농도는 0.00001 내지 30vol%의 범위가 통상 예측될 수 있는 최대 발생 범위라는 면에서 바람직하며, 산소 농도는 HC의 산화 및 NOx 환원 과정에 필요한 양 이상이어야 하므로 적어도 0.1 부피% 이상이고, 반응온도는 NOx 환원의 경우 상온에서 550℃ 범위로서, 좀더 높은 전환율을 요할 경우 150∼550℃ 범위에서 운전하는 것이 가능하다. 이 범위보다 온도가 높아질 경우 산화 평형이 낮아지므로 NO 상태가 더 안정하여 산화 및 분해가 어려워지고, 이보다 낮은 온도에서는 반응의 진행속도가 늦어져서 전환율이 떨어진다.Further, by using the mixed metal oxide catalyst or a pellet or a support such as a honeycomb of the catalyst is coated in accordance with the present invention, the exhaust gas generated by the combustion of fossil fuels, NOx, N 2 O, O 2, HC, CO, CO, NOx, N 2 O, or a mixture thereof in an exhaust gas containing CO 2 , H 2 O, SO 2 , or a mixture thereof, and at the same time, at least 0.1 vol% The NOx can be decomposed directly without the aid of any reducing agent to be introduced from the outside, or the NOx can be reduced and decomposed into N 2 , CO 2 and H 2 O by using CO or HC as a reducing agent. The nitrogen oxide concentration to be treated is preferably in the range of 0.00001 to 30% by volume, which is the maximum generation range that can be usually predicted, and the oxygen concentration should be at least 0.1% by volume or more because it must be more than the amount required for the oxidation of HC and the NOx reduction process , The reaction temperature ranges from room temperature to 550 ° C in the case of NOx reduction, and it is possible to operate in the range of 150 to 550 ° C if higher conversion is required. When the temperature is higher than this range, the oxidation state is lowered because the oxidation equilibrium is lowered, and oxidation and decomposition are more difficult. At lower temperatures, the reaction rate is lowered and the conversion rate is lowered.

촉매를 통과하는 기체의 시간당 공간 속도는 1,000h-1 내지 300,000h-1이고, 기체의 압력은 대기압 (1atm) 이상이며, 특별히 잔존 HC 또는 CO에 의한 NOx의 환원 과정에서는 CO 또는 NH3 등의 환원제를 사용할 때 불완전 환원에 의하여 N2O가 생성되는 경우와 달리 N2O 발생이 거의 없다. 본 발명의 혼합금속산화물 촉매에 의한 NOx 및 N2O의 환원 방식은 현재 보일러와 디젤 엔진 배기가스 처리에 사용되고 있는 NH3 환원제에 의한 SCR 방식을 완전 대체할 수 있을 뿐 아니라 진행되고 있는 LNT 방식에 적용될 경우 높은 제거 효율의 증대가 예상된다.Hourly space velocity of the gas passing through the catalyst is a 1,000h -1 to 300,000h -1, the pressure of the gas is not less than the atmospheric pressure (1atm), the specific residual reduction process of the NOx by HC or CO, such as CO or NH 3 Unlike the case where N 2 O is produced by incomplete reduction when using a reducing agent, there is little occurrence of N 2 O. The reduction method of NOx and N 2 O by the mixed metal oxide catalyst of the present invention can completely replace the SCR system by the NH 3 reducing agent currently used in the boiler and diesel engine exhaust gas treatment, Higher removal efficiencies are expected when applied.

한편, 본 발명은 상술한 바와 같이 산소 및 CO2 등으로부터 선택적으로 분리 흡착된 배기가스를 CO, H2 등 환원제와 반응시켜 N2와 CO2, H2O 등으로 환원 탈착시키는 LNT 또는 NSR (NOx Storage and Reduction) 분해 처리에 효과적이다. 상기 LNT 과정에서는 NO 및 N2O를 NO2로 산화시키는 별도의 과정이 필요하지 않아 공정이 간편하고 효율적이며 경제적이기도 하다. 특히 연료 희박 또는 농후 운전의 배기가스에서 NOx의 직접 분해 효과를 기대할 수 있을 뿐 아니라 CO와 HC이 존재하는 경우 NOx 제거에 더 높은 효과를 기대할 수 있다. 상기 환원 반응온도는 통상적으로 약 150℃ 내지 500℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 이는 환원제의 흡착 및 반응을 위한 적정온도 범위라는 면에서 바람직하다.On the other hand, the present invention provides for the reduction of desorption with the selective separation of the exhaust gas adsorbed from nitrogen, oxygen and CO 2 such as described above, CO, H 2, etc. with a reducing agent by reacting N 2 and CO 2, H 2 O, such as LNT or NSR ( NOx Storage and Reduction). In the LNT process, a separate process of oxidizing NO and N 2 O to NO 2 is not necessary, and the process is simple, efficient, and economical. Especially, direct decomposition of NOx in the exhaust gas of fuel lean or rich operation can be expected, and in the presence of CO and HC, a higher effect can be expected for NOx removal. The reduction reaction temperature can be generally carried out at a temperature of about 150 ° C to 500 ° C, which is preferable in view of a suitable temperature range for adsorption and reaction of the reducing agent.

아울러, 본 발명의 혼합금속산화물 촉매는 연소 과정에서 이론적인 공연비로 제한된 양만의 공기 또는 산소를 사용하여 배출되는 배기가스 중 NOx, N2O, HC, CO, CO2, H2O, SO2, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 경우 자체의 CO 또는 환원제인 CO를 포함하는 가스와 반응시켜 상기 NOx, N2O, 또는 이들의 혼합물을 N2 및 CO2로 고효율로 분해시킬 수 있다. 본 발명의 혼합금속산화물 촉매를 사용할 경우, 분해 공정의 반응은 150 내지 550℃ 범위에서 진행하며, 바람직하게는 약 200℃ 이상에서 거의 완벽한 NOx 분해가 이루어진다. 산소 농도는 0.1 vol% 이하 또는 CO 농도의 1/2 이하이고, 촉매를 통과하는 기체의 시간당 공간 속도는 1,000h-1 내지 300,000h-1이며, 기체의 압력은 대기압 (1atm) 이상이다.In addition, the mixed metal oxide catalyst of the present invention can be used in a combustion process in which NOx, N 2 O, HC, CO, CO 2 , H 2 O, SO 2 , Or a mixture thereof, can be decomposed with high efficiency into N 2 and CO 2 by reacting the NO x, N 2 O, or a mixture thereof with a gas containing CO or a reducing agent CO itself. When the mixed metal oxide catalyst of the present invention is used, the reaction of the decomposition step proceeds in the range of 150 to 550 ° C, and preferably at about 200 ° C or more, almost complete NO x decomposition is achieved. The oxygen concentration is 0.1 vol% or less or 1/2 of the CO concentration, the space velocity of the gas passing through the catalyst is 1,000 h -1 to 300,000 h -1 , and the gas pressure is atmospheric pressure (1 atm) or more.

본 발명의 혼합금속산화물 촉매는 NOx, N2O, O2, CO2, H2O, SO2, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배기가스를 질소산화물의 환원제인 NH3를 포함하는 기체 혼합물과 반응시켜 상기 NOx 혼합물을 N2와 H2O 등으로 선택적 촉매환원(Selective Catalytic Reduction)시키는 데에도 높은 활성을 나타낸다. 상기 SCR 분해 공정에서 과량의 환원제 사용으로 인한 운전경비의 상승 요인이 크므로 질소산화물은 1 vol% 이내가 적절하며, 산소 농도는 25 vol% 이하이다. 반응온도는 촉매 조성에 따라 달라지지만 대체로 NOx의 경우 100 내지 350℃이며, 온도가 높아질수록 NOx 전환율이 높아지지만, N2O 발생이 증가하는 경향을 나타내므로 적정 반응 온도를 선택할 필요가 있다.The mixed metal oxide catalyst of the present invention can be produced by mixing an exhaust gas containing NO x, N 2 O, O 2 , CO 2 , H 2 O, SO 2 , or a mixture thereof with a gas mixture comprising NH 3 , And exhibits high activity in selective catalytic reduction of the NOx mixture with N 2 and H 2 O or the like. In the SCR decomposition process, the increase in operating cost due to the use of an excess amount of reducing agent is large. Therefore, the nitrogen oxide content is preferably within 1 vol% and the oxygen content is less than 25 vol%. The reaction temperature depends on the catalyst composition is generally 100 to 350 ℃ case of NOx, the higher the temperature the higher NOx conversion rate, but it is necessary because it represents the tendency of N 2 O generated is increased to select the proper reaction temperature.

전반적으로 적정량의 촉매를 사용할 경우 촉매를 통과하는 기체는 대기압 (1atm) 이상과 1,000h-1 내지 300,000h-1 이내의 시간당 공간 속도를 유지할 수 있으나, 바람직하게는 3,000h-1 내지 100,000h- 1 이며, 공간속도가 1,000h-1 미만이면 과잉의 촉매 사용으로 인한 경제적 손실이 우려되고, 300,000h-1을 초과하면 유체 흐름에 의한 압력 손실이 커지고 기계적으로 장치에 무리를 가져올 수 있다.Overall, the gas passing through the catalyst when used for a suitable amount of catalyst at atmospheric pressure (1atm), but to keep more than the hourly space velocity within the 1,000h -1 to 300,000h -1, preferably 3,000h -1 to 100,000h - 1. If the space velocity is less than 1,000 h -1, economical loss due to the use of an excessive catalyst is feared. If the space velocity is more than 300,000 h -1 , the pressure loss due to the fluid flow becomes large, which may cause mechanical impossibility.

한편, 본 혼합금속산화물에 Na 또는 Li을 첨착시켜 NOx의 분해를 수행하는 방식은 NOx 흡착 성능이 좋을 경우 기존의 금속산화물 촉매에도 첨착하여 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 비귀금속을 기초로 한 혼합금속산화물 촉매에 적외선 (IR) 처리, 자외선 (UV) 처리, 초음파(supersonic) 처리, 마이크로웨이브 처리, 및 플라즈마 처리로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 처리방법을 적용하면, 상기 촉매의 활성을 증대시켜 NOx, N2O, O2, CO2, H2O, SO2, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배기가스로부터 질소산화물을 좀 더 용이하게 분해시킬 수 있다. 이러한 처리방법들은 당 업계에 널리 알려져 있으며, 본 발명에서는 이렇게 알려진 공지의 처리방법의 적용이 가능하다.
On the other hand, the method of impregnating Na or Li to the present mixed metal oxide to perform the decomposition of NOx can be used to adhere to existing metal oxide catalysts when the NOx adsorption performance is good, and the use of the non- Application of at least one selected method from the group consisting of infrared (IR) treatment, ultraviolet (UV) treatment, supersonic treatment, microwave treatment and plasma treatment to the metal oxide catalyst increases the activity of the catalyst, , N 2 O, O 2 , CO 2 , H 2 O, SO 2 , or mixtures thereof. These treatment methods are well known in the art, and the known treatment methods known in the art can be applied in the present invention.

상기 혼합금속산화물 촉매 제조방법에 따른 실시예를 설명하기 위한 전구체 합성 조건은 다음의 표 1과 같다.The precursor synthesis conditions for describing the examples of the mixed metal oxide catalyst production method are shown in Table 1 below.

전구체
합성 온도
Precursor
Synthesis temperature
상온(약 25℃)Room temperature (about 25 ℃) 55℃55 ° C 65℃65 ℃ 75℃75 ℃ 80℃80 ℃
전체 유량Total flow 2.7L/min2.7 L / min 2.65L/min2.65 L / min 2.7L/min2.7 L / min 2.7L/min2.7 L / min 2.7L/min2.7 L / min NOXNOX 338ppm338 ppm 328ppm328 ppm 309ppm309 ppm 352ppm352 ppm 304ppm304ppm COCO 845ppm845ppm 851ppm851 ppm 828ppm828ppm 860ppm860ppm 871ppm871 ppm C3H6 C 3 H 6 640ppm640ppm 636ppm636 ppm 631ppm631 ppm 630ppm630 ppm 647ppm647ppm O2 O 2 9.38%9.38% 9.66%9.66% 9.14%9.14% 9.7%9.7% 9.19%9.19% 촉매 부피Catalyst volume 1ml1ml 1ml1ml 1ml1ml 1ml1ml 1ml1ml 온도Temperature 20℃/min 상승
(max 470)℃
20 ° C / min rise
(max 470) C
20℃/min 상승
(max 470)℃
20 ° C / min rise
(max 470) C
20℃/min 상승
(max 470)℃
20 ° C / min rise
(max 470) C
20℃/min 상승
(max 470)℃
20 ° C / min rise
(max 470) C
20℃/min 상승
(max 470)℃
20 ° C / min rise
(max 470) C

이때, 상기 전구체 합성 조건에서 Wcat는 0.60g/1ml이고, P는 0.014MPa이다.At this time, Wcat was 0.60 g / 1 ml and P was 0.014 MPa under the conditions for synthesizing the precursor.

도 2는 상온 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이고, 도 3는 55℃ 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이며, 도 4는 65℃ 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이고, 도 5는 75℃ 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이며, 도 6은 80℃ 조건에서 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 온도 변화에 따른 전환율을 나타내는 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing a conversion rate according to a temperature change when a catalyst of a precursor synthesized at room temperature is used. FIG. 3 is a graph showing a conversion rate according to a temperature change when a catalyst of a precursor synthesized at a temperature of 55 ° C. is used And FIG. 4 is a graph showing the conversion rate according to the temperature change when the catalyst of the precursor synthesized at 65 ° C was used. FIG. 5 is a graph showing the conversion rate according to the temperature change when the catalyst of the precursor synthesized at 75 ° C was used. And FIG. 6 is a graph showing a conversion rate according to a temperature change when a precursor catalyst synthesized at 80 ° C. is used.

상기 표 1의 합성 조건에 의해 합성된 전구체의 촉매를 이용하였을 경우에 나타난 전환율 그래프인 도 2 내지 도 6을 살펴보면, 상온 조건으로 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 전환율이 50%에 도달하는 시점에 CO : 153℃ 및 C3H6 : 176℃이었고, 55℃ 조건으로 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 전환율이 50%에 도달하는 시점은 CO : 128.5℃ 및 C3H6 : 173.9℃이었으며, 65℃ 조건으로 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 전환율이 50%에 도달하는 시점은 CO : 142.5℃ 및 C3H6 : 153.03℃이었고, 75℃ 조건으로 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 전환율이 50%에 도달하는 시점은 CO : 165.6℃ 및 C3H6 : 171.3℃이었으며, 80℃ 조건으로 합성한 전구체의 촉매를 이용하였을 경우 전환율이 50%에 도달하는 시점은 CO : 160℃ 및 C3H6 : 153.12℃이었다.
Referring to FIG. 2 to FIG. 6, which is a graph of the conversion rate when the catalyst of the precursor synthesized according to the synthesis conditions of Table 1 is used, when the catalyst of the precursor synthesized at normal temperature conditions is used, when the conversion rate reaches 50% The conversion rate reached 50% at the CO: 153.5 ° C and C 3 H 6 : 176 ° C and at 55 ° C using the catalyst of the precursor, the temperatures of CO: 128.5 ° C and C 3 H 6 : 173.9 ° C , And 65 ° C, the conversion rate reached 50% when the catalyst was 142.5 ° C and C 3 H 6 : 153.03 ° C, and when the precursor catalyst synthesized at 75 ° C was used At the time when the conversion rate reached 50%, CO: 165.6 ° C and C 3 H 6 : 171.3 ° C. When the catalyst of the precursor synthesized at 80 ° C was used, the conversion rate reached 50% C 3 H 6 : 153.12 ° C.

도 7은 전구체 합성 온도의 차이와 변화에 따른 CO의 전환율 변화를 비교한 그래프이고, 도 8은 도 7은 전구체 합성 온도의 차이와 변화에 따른 C3H6의 전환율 변화를 비교한 그래프이다.FIG. 7 is a graph comparing the difference in the precursor synthesis temperature and the change in CO conversion according to the change, and FIG. 8 is a graph comparing the change in the conversion rate of C 3 H 6 with the difference in the precursor synthesis temperature and the change.

도 7 및 도 8에 나타낸 전구체 합성 온도의 차이와 변화에 따른 CO 및 C3H6의 전환율 변화를 비교한 그래프에서 전환율 50% 도달 온도는 다음의 표 2와 같다.7 and FIG. 8, the conversion temperature and the conversion temperature of 50% in the graph comparing the conversion rates of CO and C 3 H 6 according to the change are shown in Table 2 below.

합성온도Synthesis temperature 상온(25℃)At room temperature (25 ° C) 55℃55 ° C 65℃65 ℃ 75℃75 ℃ 80℃80 COCO 153℃153 ℃ 128.5℃128.5 DEG C 142.5℃142.5 DEG C 165.6℃165.6 ° C 160℃160 ° C C3H6 C 3 H 6 176℃176 ° C 173.9℃173.9 DEG C 153.03℃153.03 C 171.3℃171.3 DEG C 153.12℃153.12 캜

상기 표 2를 살펴보면, CO의 전환율 50% 도달 온도는 55℃의 온도로 전구체를 합성한 촉매를 이용하였을 경우가 128.5℃로 가장 효과적이었으나, 65℃의 온도로 전구체를 합성한 촉매를 이용하였을 경우 CO 및 C3H6의 전환율 50% 도달 온도가 각각 142.5℃ 및 153.03℃로 가장 서로 근접하였고, 평균적으로 다른 조건으로 전구체를 합성한 촉매보다 전환율 50%에 도달하는 온도가 낮아 효과적인 것으로 나타났다.As can be seen from Table 2, when the conversion rate of CO reached 50%, the catalyst synthesized precursor at 55 ° C was most effective at 128.5 ° C. However, when a catalyst synthesized at a temperature of 65 ° C was used CO and C 3 H 6 reached 142.5 ° C and 153.03 ° C, respectively, and the temperature at which the conversion rate reached 50% was lower than that of the catalyst synthesized on the average under different conditions was effective.

본 발명에 따른 혼합금속산화물 촉매 제조방법은 혼합금속 용액과 반응 용액을 가장 적절한 온도에서 합성 및 숙성하여 전환율 50%에 도달하는 온도를 낮출 수 있다.
In the method for preparing a mixed metal oxide catalyst according to the present invention, the mixed metal solution and the reaction solution can be synthesized and aged at the most suitable temperature to lower the temperature at which the conversion rate reaches 50%.

이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined by the appended claims. It is obvious that you can do it.

Claims (3)

Al, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, Bi, Ga, B, La, Ce, Sc 및 Rh 중 적어도 둘 이상을 증류수에 용해한 혼합금속 용액과, NaOH와 Na2CO3를 증류수에 용해한 반응용액을 60℃ ∼ 70℃의 온도에서 300 ∼ 500rpm으로 교반하며 합성하는 합성단계(S10);
상기 합성단계(S10)에서 합성된 전구체 용액을 60℃ ∼ 70℃의 온도에서 15 ∼ 17시간 동안 교반하여 균일화하는 숙성단계(S20);
상기 숙성단계(S20)에서 숙성된 전구체 용액을 세척하여 pH = 6.5 ∼ 7.5이 되도록 잔류성분을 제거하는 세척단계(S30);
상기 세척단계(S30)에서 세척된 전구체를 70℃ ∼ 110℃의 온도에서 12 ∼ 13시간 동안 건조시키고 분쇄하는 분쇄단계(S40);
상기 분쇄단계(S40)에서 분쇄된 전구체 분말을 500℃까지 분당 1 ∼ 3℃씩 증가시키고, 500℃에서 3시간 30분 ∼ 4시간 30분 동안 유지하여 소성하는 제1소성단계(S50);
상기 제1소성단계(S50)에서 소성된 전구체 분말을 상기 전구체 분말 100중량부에 대하여 금속 Ag 3중량부가 용해되어 있는 금속 용액에 1 ∼ 12시간 동안 침지하는 침지단계(S60);
상기 침지단계(S60)에서 침지된 전구체 분말을 1 ∼ 2시간 동안 분당 4 ∼ 6℃씩 증가시키며 건조시킨 후 소성하는 제2소성단계(S70); 및
상기 제2소성단계(S70)에서 소성된 전구체 분말을 400℃까지 1시간 동안 온도를 증가시키고, 400℃에서 500℃까지 2시간 동안 온도를 증가시킨 후 500℃의 온도에서 1시간 30분 ∼ 2시간 30분 동안 소성하는 제3소성단계(S80);
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합금속산화물 촉매 제조방법.
The reaction solution of the Al, Mn, Fe, Co, Ni, Cr, Bi, Ga, B, La, Ce, mixed metal solution and, NaOH and Na 2 CO 3 or more at least two of Sc and Rh is dissolved in distilled water in the distilled water At a temperature of 60 ° C to 70 ° C at 300 to 500 rpm;
Aging (S20) stirring the precursor solution synthesized in the synthesis step (S10) at a temperature of 60 ° C to 70 ° C for 15 to 17 hours to homogenize the precursor solution;
A cleaning step (S30) of washing the aged precursor solution in the aging step (S20) to remove residual components so as to have a pH of 6.5 to 7.5;
A pulverizing step (S40) of drying and pulverizing the precursor washed in the cleaning step (S30) at a temperature of 70 ° C to 110 ° C for 12 to 13 hours;
A first firing step (S50) in which the precursor powder pulverized in the pulverization step (S40) is heated to 500 deg. C at a rate of 1 to 3 deg. C per minute and maintained at 500 deg. C for 3 hours and 30 minutes to 4 hours and 30 minutes;
An impregnation step (S60) of immersing the precursor powder calcined in the first calcination step (S50) in a metal solution in which 3 weight parts of metal Ag is dissolved with respect to 100 weight parts of the precursor powder for 1 to 12 hours;
A second firing step (S70) in which the precursor powder immersed in the immersion step (S60) is dried and baked at a rate of 4 to 6 DEG C per minute for 1 to 2 hours; And
The precursor powders calcined in the second calcination step (S70) were heated to 400 DEG C for 1 hour, increased from 400 DEG C to 500 DEG C for 2 hours, and then calcined at 500 DEG C for 1 hour and 30 minutes to 2 A third firing step (S80) for firing for 30 minutes;
≪ / RTI > wherein the mixed metal oxide catalyst is prepared by a process comprising the steps of:
제 1항에 있어서, 상기 합성단계(S10)는
상기 혼합금속 용액과 반응용액을 65℃의 온도에서 합성하는 것을 특징으로 하는 혼합금속산화물 촉매 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein the combining step (S10)
Wherein the mixed metal solution and the reaction solution are synthesized at a temperature of 65 ° C.
제 1항에 있어서, 세척단계(S30)는
상기 숙성된 전구체 용액의 pH = 7이 되도록 잔류성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 혼합금속산화물 촉매 제조방법.
The method of claim 1, wherein the cleaning step (S30)
Wherein the residual component is removed so that the pH of the aged precursor solution is < RTI ID = 0.0 > 7. ≪ / RTI >
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