KR20190046529A - Perovskite catalyst for low temperature combustion of Particulate Matter emitted in diesel engine and ozone oxidation system using the same - Google Patents

Perovskite catalyst for low temperature combustion of Particulate Matter emitted in diesel engine and ozone oxidation system using the same Download PDF

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Abstract

The present invention discloses a perovskite catalyst for low temperature combustion of particulate matters emitted in a diesel engine and an ozone oxidation system of particulate matters using the same. According to an embodiment, provided is the perovskite catalyst having an ABO_3 or A_2BO_4 structure for low temperature combustion of particulate matters emitted in the diesel engine using ozone. Through the present invention, it is possible to construct a system in which PM combustion or DPF regeneration is efficiently performed in an environment where an exhaust gas temperature of a diesel vehicle is 100 to 300°C.

Description

디젤엔진 배출 입자상물질의 저온 연소를 위한 페로브스카이트 촉매 및 이를 이용한 입자상물질의 오존 산화 시스템{Perovskite catalyst for low temperature combustion of Particulate Matter emitted in diesel engine and ozone oxidation system using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a perovskite catalyst for low temperature combustion of particulate matter discharged from a diesel engine and an ozone oxidation system for particulate matter using the same.

본 발명은 디젤엔진 배출 입자상물질(Particulate Matter: PM)의 저온 연소를 위한 페로브스카이트 촉매 및 이를 이용한 입자상물질의 오존 산화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a perovskite catalyst for low temperature combustion of diesel particulate matter (PM) and an ozone oxidation system for particulate matter using the same.

디젤 엔진은 토크가 크고 열효율이 높아 CO2 배출량이 적으며, 산소 과잉 조건에서 연비가 가솔린 엔진 대비 약 30% 우수하여 화석연료의 고갈문제와 이산화탄소 배출 규제에 대응할 수 있는 매우 유효한 동력원으로 주목 받아 왔다. The diesel engine has a high torque, high thermal efficiency, low CO 2 emission, and the fuel efficiency is about 30% higher than that of the gasoline engine under the oxygen excess condition, and it has attracted attention as a very effective power source to cope with exhaustion problem of fossil fuel and regulation of carbon dioxide emission .

한편 디젤 엔진을 포함한 열기관에서 발생하는 배출가스는 환경 오염의 주범으로 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx), 입자상물질(PM) 등을 포함하며 배출억제 정책을 통해 이들의 배출량을 규제하고 있다. Meanwhile, exhaust gas from the heat engines including diesel engines includes carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NO x ) and particulate matter (PM) as the main causes of environmental pollution. Emissions are regulated.

또한 디젤 자동차의 배출가스는 세계보건기구(WHO)에서 2012년 1등급 발암물질로 공표하였으며, 전 세계적으로 디젤 엔진의 배출 허용기준을 강화하고 있다. 지속적인 디젤 자동차의 배출가스 규제 강화에 따라 현재 상용화된 기술에 한계가 부각되어 이에 따른 문제점들을 해결하고자 유해가스 저감 기술에 대한 관심이 다시 높아지고 있다.In addition, the emission of diesel vehicles has been announced by the World Health Organization (WHO) as a Class I carcinogen in 2012 and is strengthening the emission standards for diesel engines worldwide. As the diesel emission regulations of diesel cars continue to tighten, limitations on commercialized technologies have been limited, and the interest in harmful gas reduction technology is increasing again to solve the problems.

현재 상용화된 PM 배출억제 기술로는 연속재생 촉매필터 (Continuous Regeneration Trap, 이하 CRT) 기술이 대표적인데, 배출가스 중 PM을 Diesel Particulate Filter (DPF)에 포집하고 DPF에 코팅된 Pt 촉매 혹은 DPF 전단의 Pt 촉매를 이용해 배출가스 중에 포함된 NO를 NO2로 전환시킨 후, 250℃ 이상의 온도에서 NO2가 DPF에 포집된 PM을 연소시킴으로써 PM 포집과 동시에 연속적으로 PM을 제거(DPF를 재생)하는 것을 원리로 한다. Currently, commercialized PM emission suppression technology is a continuous regeneration trap (hereinafter referred to as CRT) technology. PM is captured in a diesel particulate filter (DPF), and Pt catalyst or DPF sheathed The NO contained in the exhaust gas is converted into NO 2 by using Pt catalyst, and then the NO 2 captures the PM trapped in the DPF at a temperature of 250 ° C or higher, thereby continuously removing PM (regenerating the DPF) simultaneously with the trapping of PM Principle.

현재 상용화되어 있는 CRT 기술은 NO2를 산화제로 이용하고 있으며, NO2에 의한 PM 연소반응은 250℃ 이상의 온도에서 가시적인 반응속도를 보인다, 그러나 자동차의 시동을 건 직후를 의미하는 Cold Start 환경이나 시내주행이 주로 이루어지는 운전 환경에서는 배출가스의 온도가 NO2에 의한 PM 연소반응이 진행될 정도로 충분히 높지 않아 PM의 축적과 연소가 연속적으로 일어나지 못하고, PM의 축적만이 지속되는 상황이 발생한다. 이렇게 과도하게 PM이 축적된 상태에서 고온(500℃ 이상)의 배출가스에 노출되는 경우 PM이 한꺼번에 연소되어, 과다한 발열현상으로 인해 DPF가 열파손되는 문제가 발생한다. The present CRT technology uses NO 2 as an oxidizing agent, and the PM combustion reaction by NO 2 shows a visible reaction rate at a temperature of 250 ° C. or more. However, in a cold start environment immediately after the start of the vehicle The PM accumulation and combustion do not occur consecutively, and the accumulation of PM continues only in the operating environment in which the driving of the city is mainly performed, since the temperature of the exhaust gas is not sufficiently high to progress the PM combustion reaction by NO 2 . When the PM is excessively accumulated in the exhaust gas at a high temperature (500 ° C or higher) in a state where the PM is accumulated, the PM is burned all at once, and the DPF is thermally damaged due to excessive heat.

상술한 DPF 내구성과 관련된 문제보다 PM의 저온 연소기술이 더욱 절실히 필요한 이유는 현재 전세계적으로 추진되고 있는 에너지 효율 개선과 이산화탄소 배출량 규제 강화로 인해“고연비 저배출 엔진 및 자동차”가 요구되고 있기 때문이다. 현재 디젤 엔진 자동차의 고연비 기술은 연료량에 비하여 산소가 과잉으로 존재하는 희박 연소 방식에 근거를 두고 있다. 이는 적은 연료를 더 효율적으로 사용하여 기존 기술 대비 30% 가량의 높은 연비와 비교적 적은 이산화탄소 배출량을 달성하게끔 한다. 한편 고연비 운전조건에서는 엔진 연소실에서 연소되는 연료의 량이 적어 연소반응으로부터 발생하는 열이 작아 배출가스의 온도가 낮아지게 된다. The reason why the low temperature combustion technology of PM is more urgent than the problems related to the DPF durability mentioned above is that the "high fuel consumption low emission engine and automobile" is required due to the improvement of the energy efficiency and the regulation of the carbon dioxide emission, . The fuel-efficient technology of diesel-engine cars is based on the lean-burn method, which has an excess of oxygen compared to the amount of fuel. This allows less fuel to be used more efficiently, achieving a fuel economy as high as 30% compared to existing technologies and achieving relatively low CO2 emissions. On the other hand, under the high fuel consumption operating condition, the amount of the fuel burned in the engine combustion chamber is small, and the heat generated from the combustion reaction is small, so that the temperature of the exhaust gas becomes low.

따라서 배출가스 온도에 대한 의존성이 높은 현재의 배출가스 정화 촉매 장치에는 불리한 배출가스 조건이 조성된다. 이를 해결할 방법으로 정화장치의 온도를 배출가스 저감 활성을 보이는 수준으로 높이고자 연료의 일부를 정화장치에서 연소시키는 방법을 이용하기도 한다. 그러나 이로 인해 엔진의 연비가 다시 낮아지게 되는 문제가 발생하게 된다. Thus, current exhaust gas purification catalytic apparatuses that are highly dependent on the exhaust gas temperature are provided with unfavorable exhaust gas conditions. In order to solve this problem, a method of burning a part of the fuel in the purifier is used in order to raise the temperature of the purifier to a level showing exhaust gas reducing activity. However, this causes a problem that the fuel consumption of the engine is lowered again.

따라서 고연비 저배출 (즉, 연비가 높은 동시에 배출가스 저감효율도 높은 상태)을 목표로 하여 차량의 연비를 개선하기 위해서는 배출가스 정화 시스템이 약 150℃ 부근의 저온에서도 높은 배출가스 저감 성능을 보여야만 한다. 미국 에너지부 (Department of Energy, DOE)가 주관하여 개최된 US Drive Workshop (2012년)에서는 배출가스 정화 장치의 저온 작동 필요성을 중시하여 “The 150℃ Challenge”라 표현하며 150℃ 에서도 높은 배출가스 저감성능을 보이는 촉매기술이 필요함을 보고한 바 있다. 국내에서도 이산화탄소 배출량 규제가 강화될 예정으로 고 연비 저 배출 기술에는 CRT의 작동 온도를 150℃ 수준으로 내리는 연구가 반드시 동반되어야 한다.Therefore, in order to improve the fuel efficiency of the vehicle with the goal of low fuel consumption (that is, high fuel efficiency and high exhaust gas reduction efficiency), the exhaust gas purification system should exhibit high exhaust gas reduction performance even at a low temperature of about 150 ° C do. The US Drive Workshop (2012), hosted by the US Department of Energy (DOE), calls the "150 ° C Challenge" with an emphasis on the need to operate the exhaust gas purifier at low temperatures, Catalytic technology that exhibits high performance is required. In Korea, regulations on carbon dioxide emissions will be strengthened, and studies on lowering the operating temperature of CRT to 150 ℃ should be accompanied by high fuel consumption low emission technology.

오존은 산소, 이산화질소, 과산화수소보다 월등히 높은 산화능을 가지고 있는 물질로, 환경 및 인체에 유해한 영향을 미치는 화학종이지만 150℃ 이상에서 쉽게 열분해되기 때문에 화학제품 생산, 환경 후처리 등 저온산화 성능을 필요로 하는 다양한 분야에서 적용되고 있다. 한편 오존은 디젤 엔진 PM을 포함한 다양한 탄소상 입자물질들을 상온에 가까운 낮은 온도조건에서도 연소시킬 수 있다. Ozone is a substance that has a much higher oxidizing power than oxygen, nitrogen dioxide and hydrogen peroxide. It is a chemical species that has harmful effects on the environment and human body, but it is easily pyrolyzed above 150 ℃. And the like. On the other hand, ozone can burn various carbon phase particulate matter including diesel engine PM at low temperature condition close to room temperature.

따라서 오존을 이용한 디젤 엔진 PM의 연소반응에 관한 연구는 이미 많은 국내외 연구진들에 의해 진행된 바 있으며, 예상과 같이 250℃ 이하인 환경에서 충분한 PM의 연소 성능을 보인 것으로 알려져 있다. 그러나 150℃ 이상에서는 오존의 열분해가 가속되고, PM 외에도 배출가스에 포함되어 있는 질소 산화물, 미연 탄화수소, 일산화탄소 등과 반응하여 소모되기 때문에 가시적인 PM 연소를 위해서는 너무 많은 량의 오존을 주입해야 한다는 문제점이 상용화의 걸림돌이 되고 있다. (Y. Itoh, Y. Sakakibara, H. Shinjoh, RSC Adv. 4 (2014) 19144-19149)Therefore, research on the combustion reaction of diesel engine PM using ozone has already been carried out by many domestic and overseas researchers, and it is known that PM has a sufficient combustion performance in an environment below 250 ° C as expected. However, since the thermal decomposition of ozone accelerates at 150 ° C or higher, it is consumed by reacting with nitrogen oxides, unburned hydrocarbons, carbon monoxide, and the like contained in the exhaust gas in addition to PM, so that a large amount of ozone is injected for visible PM combustion It is becoming an obstacle to commercialization. (Y. Itoh, Y. Sakakibara, H. Shinjoh, RSC Adv., 4 (2014) 19144-19149)

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 저온 조건에서도 효과적으로 PM 연소시킬 수 있는 디젤엔진 배출 입자상물질의 저온 연소를 위한 페로브스카이트 촉매 및 이를 이용한 오존 산화 시스템을 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art described above, the present invention proposes a perovskite catalyst for low temperature combustion of particulate matter emitted from a diesel engine, which can effectively burn PM even under low temperature conditions, and an ozone oxidation system using the perovskite catalyst.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 오존을 이용한 디젤엔진 배출 입자상물질의 저온 연소를 위한 ABO3 또는 A2BO4 구조를 갖는 페로브스카이트 촉매가 제공된다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems of the prior art, and provides a perovskite catalyst having an ABO 3 or A 2 BO 4 structure for low temperature combustion of particulate matter discharged from a diesel engine using ozone.

상기 ABO3 또는 A2BO4 구조에서 A site는 La, Pr, Ce, Sr, Ba, Li, K, 및 Mg 중 하나 또는 두 개 이상의 금속의 혼합으로 선택되는 것이 바람직하다. In the ABO 3 or A 2 BO 4 structure, the A site is preferably selected from a mixture of one or more metals selected from La, Pr, Ce, Sr, Ba, Li, K and Mg.

상기 A site는 상기 금속 중 하나를 주성분으로 하고, 상기 주성분이 나머지 금속 중 하나로 부분치환되는 것이 바람직하다. The A site preferably has one of the metals as a main component and the main component is partially substituted with one of the remaining metals.

상기 ABO3 구조에서 B site는 Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu 및 V 중 하나 또는 두 개 이상의 금속의 혼합으로 선택될 수 있다.In the ABO 3 structure, B site may be selected from a mixture of one or more metals of Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu and V.

상기 B site는 상기 금속 중 하나를 주성분으로 하고, 상기 주성분이 나머지 금속 중 하나로 부분치환될 수 있다. The B site may have one of the metals as a main component, and the main component may be partially substituted with one of the remaining metals.

상기 오존은 상압 저온 플라즈마 반응기에서의 산소 또는 공기의 산화 반응을 통해 공급될 수 있다. The ozone may be supplied through an oxidation reaction of oxygen or air in an atmospheric low temperature plasma reactor.

상기 디젤엔진 배출 입자상물질의 저온 연소는 100 내지 300℃ 범위 내에서 이루어질 수 있다. The low-temperature combustion of the particulate matter discharged from the diesel engine can be carried out within a range of 100 to 300 ° C.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 입자상물질의 오존 산화 시스템으로서, 산소 또는 공기의 산화 반응을 통해 생성된 오존을 공급하는 상압 저온 플라즈마 반응기; 및 ABO3 또는 A2BO4 구조의 페로브스카이트 촉매가 충전되며, 상기 DBD 반응기로부터 공급되는 오존을 이용하여 디젤엔진 배출 입자상물질을 저온 조건 하에서 연소시키는 입자상물질 연소 반응기를 포함하는 오존 산화 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an ozone oxidation system for particulate matter, comprising: an atmospheric-pressure low-temperature plasma reactor for supplying ozone generated through an oxidation reaction of oxygen or air; And a particulate matter burning reactor filled with a perovskite catalyst having an ABO 3 or A 2 BO 4 structure and burning diesel engine exhaust particulate matter using ozone supplied from the DBD reactor under a low temperature condition, / RTI >

본 발명을 통해 디젤 자동차의 배출가스 온도가 100~300℃ 이하인 환경에서 PM 연소 혹은 DPF의 재생이 효율적으로 이루어지는 시스템을 구축할 수 있다.It is possible to construct a system in which regeneration of PM combustion or DPF is efficiently performed in an environment where exhaust gas temperature of a diesel vehicle is 100 to 300 ° C or less.

도 1은 본 실시예에 따른 PM 저온 연소에 사용될 오존 발생을 위한 DBD 플라즈마 반응기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 PM 연소 반응기의 모식도이다.
도 3은 1차 교류 전압 18 kV에서 교류의 주파수를 100에서 700 Hz까지 변화시키며 오존 생성 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 25℃ 및 150℃ 온도조건에서 오존 농도에 따른 NO에서 NO2로의 전환율을 나타낸 것이다.
도 5는 제조된 촉매 중 La1 - xKxFeO3 촉매의 결정성 구조 분석을 위한 XRD 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 일련의 TPO 반응결과들을 나타낸 것이다.
도 7은 저온 온도 조건인 150℃에서의 ITO 실험결과를 나타낸 것이다.
1 is a view showing a configuration of a DBD plasma reactor for generating ozone to be used for PM low-temperature combustion according to the present embodiment.
2 is a schematic diagram of a PM combustion reactor according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows the results of measuring the ozone production concentration while varying the AC frequency from 100 kHz to 700 Hz at a primary AC voltage of 18 kV.
4 shows the conversion of NO to NO2 according to the ozone concentration at 25 DEG C and 150 DEG C temperature conditions.
FIG. 5 shows the XRD results for the crystal structure analysis of the La 1 - x K x FeO 3 catalyst in the prepared catalyst.
Figure 6 shows the results of a series of TPO reactions.
7 shows the results of the ITO test at 150 ° C, which is a low-temperature temperature condition.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments thereof.

기존에 가시적인 PM 연소를 위해서는 너무 많은 량의 오존을 주입해야 한다는 문제점을 해결하기 위해, 구현가능한 적정한 수준의 농도라 할 수 있는 수백~수천 ppm의 오존 농도에서 PM 산화반응을 효과적으로 가속시킬 수 있는 촉매물질을 매칭시키는 것을 고려한다. In order to solve the problem of introducing too much ozone for the visible PM burning, it is necessary to increase the amount of ozone to effectively oxidize the PM oxidation reaction at an ozone concentration of several hundred to several thousand ppm Consider matching the catalytic material.

이를 실현하기 위해서는 오존에 의한 PM 연소의 산화환원 주기(Redox Cycle)에 대해 반응메커니즘 혹은 속도론적으로 상승효과를 낼 수 있는 최적의 산화촉매를 선정해야 한다. 이렇게 선정된 촉매는 DPF 상에 코팅되어 적용되고, DPF 전단에 적절한 온도조건에서 제어된 양의 오존을 주입하는 기계적 장치를 설치함으로써 구현이 가능하다.In order to realize this, an optimal oxidation catalyst capable of giving a reaction mechanism or a kinetic synergy effect to the redox cycle of PM combustion by ozone should be selected. This selected catalyst can be implemented by coating on the DPF and installing a mechanical device to inject a controlled amount of ozone into the front of the DPF at appropriate temperature conditions.

이에 본 발명에서는 적은 전력소모량으로 작동되는 저온 플라즈마 시스템을 이용하여 오존을 생산하고, 주입된 오존에 대하여 페로브스카이트 촉매를 매칭함으로써 100~300℃의 저온 조건에서도 효과적으로 PM 연소시킬 수 있는 방안을 제시하고자 한다.In the present invention, ozone is produced using a low-temperature plasma system operated at a low power consumption and the PM burning can be effectively performed even at a low temperature of 100 to 300 ° C by matching the perovskite catalyst with the injected ozone I want to present it.

보다 상세하게, 본 발명은 디젤 엔진 배출가스 중 Particulate Matter(PM)의 연소 방법으로 상압 플라즈마를 통해 생성된 오존을 산화제로 이용하고, PM 산화능이 우수한 ABO3 또는 A2BO4 구조의 페로브스카이트 촉매를 PM과 접촉하여 PM의 저온 연소(100~300℃)가 가능하도록 하는 방안을 제안하고자 한다. More particularly, the present invention relates to a method of burning Particulate Matter (PM) in a diesel engine exhaust gas, wherein ozone generated through atmospheric plasma is used as an oxidizing agent, and a perovskite structure having an ABO 3 or A 2 BO 4 structure (100 ~ 300 ℃) of PM by contacting the catalyst with PM.

본 발명에 따른 디젤엔진 배출 PM의 저온 연소를 위해 오존을 생성할 수 있는 장치가 필요하다. 그러나 오존 발생에 많은 에너지가 요구될 경우 고연비 엔진에 적합하지 못하므로, 전력소모량이 적은 오존 발생 시스템이 필요하다. 오존의 발생은 상압 저온 플라즈마 방식 중 하나인 유전체 방전 플라즈마 (Dielectric barrier discharge, 이하 DBD) 반응기에서의 산소 혹은 공기의 산화 반응을 통해 쉽게 구현된다. 이러한 DBD 방식 플라즈마 반응기는 반응기 운영에 필요한 전력이 매우 작아, 자동차와 같은 이동원 후처리장치로서 다양하게 응용되어 오고 있다. 오존 생산에 필요한 산소나 공기는 엔진연소실에 공기를 공급하는 공기압축기로부터 공급받을 수 있으며, 플라즈마 방전전력의 크기를 제어함으로써 원하는 농도의 오존을 배출가스 흐름에 분사할 수 있다.There is a need for a device capable of generating ozone for low temperature combustion of diesel engine exhaust PM according to the present invention. However, when a large amount of energy is required to generate ozone, it is not suitable for a high-fuel engine, so an ozone generating system having a low power consumption is needed. The generation of ozone is easily achieved through the oxidation reaction of oxygen or air in a dielectric barrier plasma (DBD) reactor, which is one of the atmospheric pressure low temperature plasma systems. Such a DBD type plasma reactor has a very small power required for operating the reactor, and has been applied variously as a post-treatment apparatus such as an automobile. Oxygen or air required for ozone production can be supplied from an air compressor that supplies air to the engine combustion chamber, and the desired concentration of ozone can be injected into the exhaust gas flow by controlling the magnitude of the plasma discharge power.

그밖에 코로나 방전 (Corona Discharge) 플라즈마 반응기가 사용될 수도 있다. In addition, a corona discharge plasma reactor may be used.

저온 플라즈마의 안정성과 에너지 효율 등의 측면에서 유전체 방전 플라즈마가 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The dielectric discharge plasma is preferable in view of the stability of the low-temperature plasma and the energy efficiency, but is not limited thereto.

이전 오존을 통한 PM 연소 연구 사례들은 오존만을 이용한 PM 연소실험 및 엔진적용 시스템 설계에 초점을 두어 진행되어 왔다. 하지만 이러한 오존 산화반응과 이를 촉진시키기 위한 촉매를 매칭하여 PM 연소 효율을 증대시킨 사례가 보고된 바가 전혀 없다.Previous studies on PM combustion through ozone have been conducted focusing on PM combustion experiments using only ozone and engine system design. However, there has never been reported a case where the ozone oxidation reaction and the catalyst for promoting the ozone oxidation are matched to increase the PM combustion efficiency.

본 발명에서는 산화 환원 능력이 뛰어난 ABO3 또는 A2BO4 구조인 페로브스카이트(Perovskite) 촉매를 이용하여 저온에서 오존을 통한 PM 연소효율을 증대시킬 수 있는 방안을 모색하였다. In the present invention, a perovskite catalyst having an ABO 3 or A 2 BO 4 structure having excellent oxidation-reduction ability was used to increase the PM combustion efficiency through ozone at a low temperature.

ABO3 또는 A2BO4 구조의 페로브스카이트 촉매에서 A, B는 양이온으로서, A site는 La, Pr, Ce, Sr, Ba, Li, K, 및 Mg 중 하나 또는 두 개 이상의 금속의 혼합으로 선택하여 구성할 수 있다.In the perovskite catalyst of the ABO 3 or A 2 BO 4 structure, A and B are cations and A site is a mixture of one or more of La, Pr, Ce, Sr, Ba, Li, As shown in FIG.

바람직하게, A site는 상기한 금속 중 하나를 주성분으로 하고, 일부를 나머지 금속 중 하나로 부분치환하여 구성할 수 있다. Preferably, the A site is composed of one of the above metals as a main component, and a part of the metal is partially substituted with one of the remaining metals.

예를 들어, La를 주성분으로 하고, PM 연소에 효과적인 것으로 알려진 K을 혼합하여 사용할 수 있다(예: La1 - xKxFeO3). 여기서 K의 분율(x)은 0에서 1 사이의 값이다.For example, K, which is known to be effective for PM burning, can be mixed with La as its main component (eg, La 1 - x K x FeO 3 ). Where the fraction (x) of K is a value between 0 and 1.

La 일부를 K로 ‘부분’ 치환하지 하지 않으면, 산소나 오존을 활성화시킬 수 있는 산소결함(Oxygen Vacancy)의 수가 급격히 줄어들기 때문에 산화활성이 저하된다. 즉, La 일부를 K로 ‘부분’ 치환하여 산소결함의 수를 늘림으로써 산화 활성을 증가시킬 수 있다.If the part of La is not partially replaced with K, the oxidation activity is lowered because the number of oxygen vacancies capable of activating oxygen or ozone is sharply reduced. That is, by increasing the number of oxygen defects by replacing a part of La with 'K' partly, the oxidation activity can be increased.

그밖에, A site는 LaxK1 -x, LaxSr1 -x, LaxCe1 -x, LaxLi1 -x 또는 CexLi1 -x와 같이 다양한 조합으로 결정될 수 있다. 여기서, x는 0<x<1이다. In addition, the A site can be determined in various combinations such as La x K 1 -x , La x Sr 1 -x , La x Ce 1 -x , La x Li 1 -x, or Ce x Li 1 -x . Here, x is 0 < x < 1.

또한, 산소결함 한 개가 지니고 있는 산화 활성은 B site 금속의 종류에 따라 결정되며, 바람직하게, Mn이 B 위치 금속일 때의 산소결함의 활성이 높아진다. Further, the oxidation activity of one oxygen vacancy is determined depending on the kind of the B site metal, and preferably, the activity of oxygen defects is high when Mn is a B site metal.

ABO3 또는 A2BO4 구조의 페로브스카이트 촉매에서 B site는 Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu 및 V 중 하나 또는 두 개 이상의 금속의 혼합으로 선택하여 구성할 수 있다. In the perovskite catalyst of the ABO 3 or A 2 BO 4 structure, the B site can be selected from a mixture of one or more of Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu and V or a mixture of two or more metals.

여기서, B site는 Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu 및 V 중 하나 또는 이들 금속이 일정비율로 혼합된 것일 수 있다. 예를 들어, B site는 CuxV1 -x, CoxFe1 -x, 등과 같이 다양한 조합으로 결정될 수 있다. 여기서, x는 0<x<1이다.
The B site may be one of Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu and V, or a mixture of these metals at a certain ratio. For example, B site can be determined in various combinations such as Cu x V 1 -x , Co x Fe 1 -x , and the like. Here, x is 0 < x < 1.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 오존 생산, 페로브스카이트 촉매의 합성 및 이를 이용한 저온 연소 과정을 상세하게 설명한다. 이하에서는 페로브스카이트 촉매가 ABO3 구조를 갖는 것을 중심으로 설명할 것이나, A2BO4 구조도 본 발명의 범주에 포함될 수 있다는 점을 이해하여야 할 것이다.
Hereinafter, ozone production according to the present embodiment, synthesis of a perovskite catalyst, and a low temperature combustion process using the same will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, the perovskite catalyst is referred to as ABO 3 Structure, but it should be understood that the A 2 BO 4 structure can also be included in the scope of the present invention.

1) One) DBDDBD 플라즈마plasma 반응기를 통한 오존의 생산 Production of ozone through reactor

도 1은 본 실시예에 따른 PM 저온 연소에 사용될 오존 발생을 위한 DBD 플라즈마 반응기의 구성을 도시한 도면이다. 1 is a view showing a configuration of a DBD plasma reactor for generating ozone to be used for PM low-temperature combustion according to the present embodiment.

플라즈마 반응기의 전극은 SUS Mesh와 Cu Rod를 이용하였으며 유전체로 Quartz Tube를 이용하였다. 전원 공급에 이용된 Power Supplier는 주파수 범위 50 Hz ~ 1 Khz, 1차 전압 범위 0~15 Kv, 최대 전력 300 W의 성능을 가지며, Oscilloscope(Tektronix TDS 220)를 이용하여 플라즈마 반응기에 공급되는 전압 및 전류를 관찰하였다. SUS mesh and Cu rod were used as the electrode of the plasma reactor and Quartz tube was used as the dielectric. The power supplier used for the power supply has a frequency range of 50 Hz to 1 Khz, a primary voltage range of 0 to 15 Kv, a maximum power of 300 W, and a voltage supplied to the plasma reactor using an oscilloscope (Tektronix TDS 220) The current was observed.

플라즈마 반응기 전단으로 O2 (99.99%) 30 ml/min을 흘려 주었으며, 전압 및 Frequency 조절을 통해 생성되는 오존 농도를 조절하였다. 생성된 오존은 NO2/O2/N2 가스흐름에 혼합되어 PM 연소 반응기에 주입되었으며, 반응에 적용된 오존 농도는 NO2/O2/N2 가스와 섞여 희석된 후의 농도(100~3,000 ppm)를 기준으로 하였다.O 2 (99.99%) 30 ml / min was flowed to the front of the plasma reactor, and the ozone concentration was controlled through voltage and frequency control. The generated ozone was mixed with the NO 2 / O 2 / N 2 gas flow and injected into the PM combustion reactor. The concentration of ozone applied to the reaction was 100 to 3,000 ppm after being diluted with the NO 2 / O 2 / N 2 gas ).

2) 2) ABOABO 33 구조의  Structural 페로브스카이트Perovskite 촉매 합성 Catalyst synthesis

ABO3 촉매의 합성 방법은 증발건조법 (Evaporation-to-dryness Method)을 이용하였다. 촉매를 구성하는 A site 및 B site 금속의 metal acetate 수용액들을 일정 농도로 제조하고, 합성하고자 하는 촉매의 구성원소 별로 양론비에 맞춰 수용액들을 혼합한 후 상온에서 30분간 교반하였다. 교반된 용액은 회전식 증발건조 장치를 통해 30 rpm, 50℃ 조건에서 증발건조하여 입자 형태의 침전물을 얻어낸 후, 공기 조건에서 110℃에서 24시간 건조, 410℃에서 1차 소성, 960℃에서 2차 소성을 거쳐 ABO3 형태의 촉매를 제조하였다.
The evaporation-to-dryness method was used for the synthesis of the ABO 3 catalyst. The aqueous solutions of metal acetate of A site and B site metal constituting the catalyst were prepared at a constant concentration, and the aqueous solutions were mixed according to the stoichiometric ratio of the constituent elements of the catalyst to be synthesized, followed by stirring at room temperature for 30 minutes. The stirred solution was evaporated and dried at 30 rpm and 50 ° C through a rotary evaporator to obtain granular precipitates. The precipitates were dried in air at 110 ° C for 24 hours, first calcined at 410 ° C, and secondarily calcined at 960 ° C And then calcined to produce an ABO 3 type catalyst.

3) 3) PMPM 연소 반응기 Combustion reactor

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 PM 연소 반응기의 모식도이다.2 is a schematic diagram of a PM combustion reactor according to a preferred embodiment of the present invention.

PM의 연소 반응에는 NO2(5000 ppm, N2 balance), O2(99.99%), O3, N2 (balance) 가스가 이용되었다. 각각의 반응 가스는 압력조절기(Pressure Regulator)와 유량제어장치(Mass Flow controller, Brooks instrument 5800E series)를 통하여 유량을 조절한 후 PM 연소 반응기에 공급되었다. 반응 가스는 오존을 통한 연소 거동 확인을 위해 250ppm NO2, 10% O2, 2500ppm O3, N2 balance 300 mL/min 조건으로 진행되었다. NO 2 (5000 ppm, N 2 balance), O 2 (99.99%), O 3 and N 2 (balance) gas were used for combustion reaction of PM. Each reaction gas was supplied to a PM combustion reactor after adjusting the flow rate through a pressure regulator and a mass flow controller (Brooks instrument 5800E series). The reaction gas was subjected to 250 ppm NO 2 , 10% O 2 , 2500 ppm O 3 and N 2 balance at 300 mL / min to confirm combustion behavior through ozone.

여기서 NO 대신 NO2를 반응물로 사용한 이유는 NO 산화반응에 주입된 오존이 소모되는 것을 막기 위함이다. 실제 배출가스에서도 이렇게 NO2.rich한 반응물 조건은 배출가스 온도에 크게 구애받지 않고 구현할 수 있을 것으로 예상되는데, PM 후처리장치 도입부에 오존을 추가적으로 주입함으로써 해당온도의 평형농도까지 NO를 NO2로 미리 산화시키는 것이 가능하다. 이를 입증할 수 있는 실험결과가 (실시예 2)에 제시되어 있다. The reason for using NO 2 instead of NO as the reactant is to prevent the exhausted ozone from being consumed in the NO oxidation reaction. In the actual exhaust gas, the NO 2 .rich reactant condition is expected to be realized without significantly affecting the exhaust gas temperature. By additionally injecting ozone into the inlet of the PM post-treatment apparatus, NO is increased to NO 2 It can be oxidized in advance. Experimental results that can prove this are shown in (Example 2).

PM 연소 반응기는 연속 흐름식 고정층 반응기(Continuous Fixed Bed Reactor)를 사용하였으며, 석영관 반응기 중간 위치에 PM과 촉매가 균일하게 섞인 고정층 (이하 PM+촉매 Bed)을 충전시키고 석영 울을 이용해 이 고정층을 지지하였다. 반응 온도는 열전대(Thermocouple)를 PM+촉매 Bed 전단에 위치시켜 측정하였으며, PID 제어기가 장착된 가열로(Heating Furnace)를 사용하여 반응 온도를 제어하였다. 반응기 후단에는 실시간 온라인 가스 조성 분석이 가능하도록 NOx 분석기(Thermo Fisher 42i-HL)와 CO2 분석기(Teledyne T360M)를 병렬 연결하였다.
The PM combustion reactor was a continuous fixed bed reactor, and a fixed bed (hereinafter referred to as PM + catalyst bed) in which a PM and a catalyst were uniformly mixed was charged in the middle of the quartz tube reactor, Respectively. The reaction temperature was measured by placing a thermocouple at the front of the PM + catalyst bed and controlling the reaction temperature using a heating furnace equipped with a PID controller. In the downstream of the reactor, a NO x analyzer (Thermo Fisher 42i-HL) and a CO 2 analyzer (Teledyne T360M) were connected in parallel to enable real-time online gas composition analysis.

4) 4) PMPM 연소 반응 시험 조건 및 방법 Conditions and method of combustion reaction test

PM+촉매 Bed 제작은 PM과 제조된 촉매를 질량비 1 : 0.33, 0.5, 1, 혹은 2.5 비율로 준비하고, 고정층 내 국부적인 온도상승을 막는 동시에 SiC DPF 환경을 모사하기 위해 200~450 mesh의 SiC 입자를 PM+촉매 Bed 부피와 동일한 부피로 취하여 막자사발을 이용해 10분간 고루 섞어주었다. 제조된 PM+촉매 Bed는 석영관 반응기의 가운데 위치하게 하고, 오존의 주입은 PM+촉매 Bed 전단에서 10 mm 떨어진 곳에서 주입한 후 다른 가스성분들과 섞여 PM과 반응하도록 하였다. 촉매 반응 실험은 상온부터 약 650℃까지 3℃/min으로 승온하여 온도 변화에 따른 PM 연소 거동을 확인하는 시험(Temperature Programmed Oxidation, 이하 TPO)과 150℃에서 저온 구간의 PM 연소 속도 비교를 위한 등온 시험 (Isothermal Oxidation, 이하 ITO)을 수행하였다. PM 연소 반응 후 배출되는 가스는 반응기 후단에 연결된 NOX 분석기와 CO2 분석기를 통해 NO2, CO2의 농도 변화를 분석하도록 하였다.
In order to simulate the SiC DPF environment, the PM + catalyst bed was prepared by mixing the PM and the prepared catalyst at a mass ratio of 1: 0.33, 0.5, 1, or 2.5, Was taken in the same volume as the PM + catalyst bed volume and mixed for 10 minutes using a mortar. The prepared PM + catalyst bed was placed in the middle of the quartz tube reactor, and the ozone injection was performed at a distance of 10 mm from the front of the PM + catalyst bed, and then mixed with other gas components to react with PM. The catalytic reaction experiments were carried out using a temperature programmed oxidation (TPO) test to ascertain the PM combustion behavior with temperature change from room temperature to about 650 ° C at 3 ° C / min and an isothermal Isothermal Oxidation (ITO) was performed. After the PM combustion gas discharged was to analyze the change in concentration of NO 2, CO 2 through the NO X analyzer and CO 2 analyzer connected to the rear end of the reactor.

실시예Example

(( 실시예Example 1)  One) DBDDBD 플라즈마plasma 반응기를 통한 오존 생산 Ozone production through reactor

도 3은 1차 교류 전압 18 kV에서 교류의 주파수를 100에서 700 Hz까지 변화시키며 오존 생성 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다. FIG. 3 shows the results of measuring the ozone production concentration while varying the AC frequency from 100 kHz to 700 Hz at a primary AC voltage of 18 kV.

DBD 플라즈마 반응기로부터 유출되는 흐름에서의 오존 농도는 2,000~28,500 ppm 이었으며 (Before Dilution), 다른 반응가스와 혼합되어 희석되었을 때는 200~2,850 ppm 이었다 (After Dilution). 이 실험에서 반응기가 사용한 전력 (1차 전력, Primary Power)은 0.5~6.6 W 가량으로 자동차 전조등이나 히터와 같은 장치의 일반적인 전력소모량 혹은 연료 소모량과 비교하였을 때 굉장히 낮은 값이다. 따라서 추가적인 오존 발생기의 장착으로 인해 발생하는 차량의 연비 저하는 매우 미미할 것으로 예상된다.
The ozone concentration in the outflow from the DBD plasma reactor was 2,000 ~ 28,500 ppm (Before Dilution) and 200 ~ 2,850 ppm after dilution with other reaction gas (After Dilution). In this experiment, the power (primary power) used by the reactor is about 0.5 ~ 6.6 W, which is very low when compared to the typical power consumption or fuel consumption of devices such as automotive headlights and heaters. Therefore, it is expected that the decrease of the fuel efficiency of the vehicle caused by the installation of the additional ozone generator is very small.

(( 실시예Example 2)  2) NONO -- NONO 22 conversionconversion 시험 exam

도 4는 25℃ 및 150℃ 온도조건에서 오존 농도에 따른 NO에서 NO2로의 전환율을 나타낸 것이다. 4 shows the conversion of NO to NO 2 according to ozone concentration at 25 ° C and 150 ° C temperature conditions.

여기서 150℃ 온도조건은 (실시예 5)의 도 7에 제시된 ITO 실험조건의 온도이며, 본 발명에 따른 오존+페로브스카이트 조합의 촉매 활성이 확인된 저온영역의 온도구간에 포함된다. Here, the temperature condition of 150 ° C is the temperature of the ITO test condition shown in FIG. 7 of Example 5, and is included in the temperature region of the low temperature region in which the catalytic activity of the ozone + perovskite combination according to the present invention is confirmed.

100, 250, 500 ppm의 NO를 100~2,500 ppm의 O3으로 연소시킨 결과, O3 농도에 비례하여 NO 전환율이 증가하다가 일정 O3 농도 이상에서 약 90%에 수렴하는 결과를 보였다. 해당 최종 전환율들은 해당 온도에서 결정되는 평형전환율에 근접한 수치들이라 할 수 있다.
100, 250, a result of the combustion of 500 ppm NO with O 3 of 100 ~ 2,500 ppm, relative to the O 3 concentration while increasing the NO conversion rate was the result of convergence of about 90% at more than a predetermined O 3 concentration. These final conversion rates are close to the equilibrium conversion rate determined at that temperature.

(( 실시예Example 3) 제조된 촉매의  3) XRDXRD 분석 analysis

도 5는 제조된 촉매 중 La1 - xKxFeO3 촉매의 결정성 구조 분석을 위한 XRD 결과를 나타낸 것이다. FIG. 5 shows XRD results for the crystal structure analysis of the La 1 - x K x FeO 3 catalyst in the prepared catalyst.

실험결과에 나타난 Ni peak는 시료간 피크 크기를 보정하기 위해 시료마다 질량비율 10%에 해당되는 무게로 혼합한 내부 표준 물질에서 유래된 것이다. 제시된 XRD 결과에서 전반적으로 제조된 촉매들은 ABO3 결정으로 대부분 이루어져 있음을 알 수 있다.
The Ni peak in the test results is derived from an internal reference material mixed at a mass ratio of 10% per sample in order to correct the peak-to-sample peak size. From the XRD results, it can be seen that the catalysts prepared as a whole are composed mostly of ABO 3 crystals.

(( 실시예Example 4) 제조된 촉매와  4) PMPM 을 접촉하여 오존이 존재하는 환경에서의 In the presence of ozone PMPM 연소 시험 1 :  Combustion test 1: TPOTPO 실험결과 Experiment result

도 6은 일련의 TPO 반응결과들을 나타낸 것이다. Figure 6 shows the results of a series of TPO reactions.

도 6에서는 페로브스카이트 촉매인 La0 .75K0 .25MnO3, La0 .3K0 .7FeO3 및 CRT에 사용되는 귀금속 촉매를 모사한 2 wt.% Pt/Al2O3 촉매를 사용한 결과들을 상호 비교하였다. In FIG. 6, a 2 wt.% Pt / Al 2 O 3 catalyst simulating a noble metal catalyst used for perovskite catalysts La 0 .75 K 0 .25 MnO 3 , La 0 .3 K 0 .7 FeO 3 and CRT The results were compared with each other.

PM+촉매 Bed에서의 PM:촉매 비율은 페로브카이트 촉매들의 경우 1:0.33, 2 wt.% Pt/Al2O3 은 1:1이었다. 촉매가 사용되지 않은 무촉매 반응 실험 (No Catalyst)에서도 오존을 산화제로 사용했기 때문에 100~300℃의 저온 구간에서 PM의 연소가 진행되는 것이 확인되었으나, 400℃ 이상에서의 고온에서 진행되는 연소반응과 비교했을 때 연소 Peak의 크기가 많이 작음을 알 수 있다. PM + PM at the catalyst Bed: catalyst ratio, if pepper lobe of kite catalyst 1:. 0.33, 2 wt% Pt / Al2O 3 was 1: 1. It was confirmed that the combustion of PM was progressed in a low temperature range of 100 to 300 ° C. because ozone was used as an oxidizing agent in the catalyst-free catalytic reaction experiment (No Catalyst), but the combustion reaction proceeding at a high temperature of 400 ° C. or higher It is found that the size of the combustion peak is small.

La0 .3K0 .7FeO3 촉매를 사용했을 때는 100~300℃의 저온연소 Peak가 무촉매 조건에서의 해당 구간 Peak보다 커지는 것이 관찰되었다. La0 .75K0 .25MnO3 촉매를 사용했을 때에서는 100~300℃의 저온 구간에서 월등하게 큰 연소 Peak가 관찰되었으며 저온 구간에서 이미 PM이 모두 연소되어 고온구간에서 연소 Peak가 관찰되지 않았다. 또한 저온구간에서의 연소 성능만 놓고 비교했을 때 La0.75K0.25MnO3가 상용 CRT 모사 촉매인 2 wt.% Pt/Al2O3 보다 크게 우수함을 확인할 수 있다. 이 결과들은 페로브스카이트 촉매를 사용했을 때 100~300℃ 구간에서의 오존에 의한 PM 연소반응 속도가 효과적으로 개선될 수 있으며, 상용 CRT에 포함된 백금 (Pt) 촉매를 사용했을 때보다 그 개선효과가 더 클 수 있음을 보이고 있다. 이는 La0 .75K0 .25MnO3와 같은 페로브스카이트 촉매가 귀금속 촉매보다 오존에 의한 PM 연소반응에 보다 적합한 촉매임을 의미한다.
When La 0 .3 K 0 .7 FeO 3 catalyst was used, it was observed that the low temperature combustion peak at 100 to 300 ° C was larger than the corresponding section Peak in the no catalyst condition. When La 0 .75 K 0 .25 MnO 3 catalyst was used, the combustion peak was observed at 100-300 ° C, and the PM was already burned in the low temperature region and the combustion peak was not observed in the high temperature region . In addition, it can be confirmed that La 0.75 K 0.25 MnO 3 is significantly superior to 2 wt.% Pt / Al 2 O 3 , which is a commercial CRT catalyst, when compared with combustion performance at low temperature. These results show that the use of perovskite catalysts can effectively improve the rate of PM combustion by ozone at 100-300 ° C. and can be improved more than when using Pt catalysts contained in commercial CRTs The effect can be larger. This means that the perovskite catalyst is more suitable catalysts for PM combustion reaction by ozone than the noble metal catalyst such as La 0 .75 K 0 .25 MnO 3 .

(( 실시예Example 5) 제조된 촉매와  5) PMPM 을 접촉하여 오존이 존재하는 환경에서의 In the presence of ozone PMPM 연소 시험 2 :  Combustion test 2: ITOITO 실험결과 Experiment result

도 7은 저온 온도 조건인 150℃에서의 ITO 실험결과를 나타낸 것이다. 7 shows the results of the ITO test at 150 ° C, which is a low-temperature temperature condition.

ITO 실험은 초기 PM 농도와 반응온도가 동일한 상태에서 촉매들의 PM 연소성능을 비교하기 때문에, 속도론 측면에서 보다 바람직한 촉매성능 비교 실험법이라 할 수 있다.In the ITO experiment, the PM burning performance of the catalysts is compared with the initial PM concentration and the reaction temperature, so that the catalyst performance comparison test method is more preferable in terms of kinetics.

페로브스카이트 촉매들 (La0 .75K0 .25MnO3, La0 .3K0 .7FeO3)을 사용할 경우 오존만 공급되고 촉매는 사용되지 않는 무촉매 반응 조건 (No Catalyst) 보다 초기 CO2 배출 Peak가 3배 이상 크고, Peak 발생 이후 CO2 배출농도가 감소하는 기울기도 보다 가파름을 알 수 있다. 즉, 페로브스카이트 촉매를 사용함으로써 150℃의 저온에서 오존에 의한 PM 연소 반응속도가 월등히 향상된다고 말할 수 있다. La0 .75K0 .25MnO3, La0.3K0.7FeO3 두 촉매를 상호 비교했을 때에는 전자가 후자에 비해 초기 CO2 배출 Peak의 농도와 Peak 감소 기울기 모두 크기 때문에 실시예 4의 TPO 결과와 마찬가지로 La0 .75K0 .25MnO3이 오존을 이용한 PM 연소반응에 있어, 보다 우수한 촉매활성을 보인다고 결론 내릴 수 있다.
Perovskite than's catalyst (La 0 .75 K 0 .25 MnO 3, La 0 .3 K 0 .7 FeO 3) When using the ozone supply only is catalyst-free catalytic reaction condition (No Catalyst) that are not used The initial CO 2 emission peak is greater than 3 times, and the slope at which the CO 2 emission concentration decreases after the peak occurs is more steep. That is, by using perovskite catalyst, it can be said that the rate of PM combustion reaction by ozone is remarkably improved at a low temperature of 150 ° C. La 0 .75 K 0 .25 MnO 3 , and La 0.3 K 0.7 FeO 3 , the former exhibits both the initial CO 2 emission peak concentration and the peak decreasing slope compared to the latter, Like La 0 .75 K 0 .25 MnO 3 in the PM combustion reaction with ozone, can make boindago superior catalytic activity concluded.

Claims (10)

오존을 이용한 디젤엔진 배출 입자상물질의 저온 연소를 위한 ABO3 또는 A2BO4 구조를 갖는 페로브스카이트 촉매.A perovskite catalyst with ABO 3 or A 2 BO 4 structure for low temperature combustion of diesel particulate emissions from ozone. 제1항에 있어서,
상기 ABO3 또는 A2BO4 구조에서 A site는 La, Pr, Ce, Sr, Ba, Li, K, 및 Mg 중 하나 또는 두 개 이상의 금속의 혼합으로 선택되는 페로브스카이트 촉매.
The method according to claim 1,
In the ABO 3 or A 2 BO 4 structure, the A site is selected from a mixture of one or more metals selected from La, Pr, Ce, Sr, Ba, Li, K, and Mg.
제2항에 있어서,
상기 A site는 상기 금속 중 하나를 주성분으로 하고, 상기 주성분이 나머지 금속 중 하나로 부분치환되는 페로브스카이트 촉매.
3. The method of claim 2,
Wherein the A site comprises one of the metals as a main component and the main component is partially substituted with one of the remaining metals.
제1항에 있어서,
상기 ABO3 구조에서 B site는 Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu 및 V 중 하나 또는 두 개 이상의 금속의 혼합으로 선택되는 페로브스카이트 촉매.
The method according to claim 1,
In the ABO 3 structure, the B site is selected from a mixture of one or more of Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu,
제4항에 있어서,
상기 B site는 상기 금속 중 하나를 주성분으로 하고, 상기 주성분이 나머지 금속 중 하나로 부분치환되는 페로브스카이트 촉매.
5. The method of claim 4,
Wherein the B site comprises one of the metals as a main component and the main component is partially substituted with one of the remaining metals.
제1항에 있어서,
상기 오존은 상압 저온 플라즈마 반응기에서의 산소 또는 공기의 산화 반응을 통해 공급되는 페로브스카이트 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the ozone is supplied through an oxidation reaction of oxygen or air in an atmospheric low temperature plasma reactor.
제1항에 있어서,
상기 디젤엔진 배출 입자상물질의 저온 연소는 100 내지 300℃ 범위 내에서 이루어지는 페로브스카이트 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the low temperature combustion of the particulate matter discharged from the diesel engine is performed within a range of 100 to 300 占 폚.
입자상물질의 오존 산화 시스템으로서,
산소 또는 공기의 산화 반응을 통해 생성된 오존을 공급하는 상압 저온 플라즈마 반응기; 및
ABO3 또는 A2BO4 구조의 페로브스카이트 촉매가 충전되며, 상기 DBD 반응기로부터 공급되는 오존을 이용하여 디젤엔진 배출 입자상물질을 저온 조건 하에서 연소시키는 입자상물질 연소 반응기를 포함하는 오존 산화 시스템.
As an ozone oxidation system for particulate matter,
An atmospheric pressure low temperature plasma reactor for supplying ozone generated through oxidation reaction of oxygen or air; And
And a particulate matter burning reactor charged with a perovskite catalyst having an ABO 3 or A 2 BO 4 structure and burning diesel engine exhaust particulate matter under low temperature using ozone supplied from the DBD reactor.
제8항에 있어서,
상기 입자상물질 연소 반응기의 온도는 100 내지 300℃ 범위를 갖는 입자상물질의 오존 산화 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the temperature of the particulate matter combustion reactor is in the range of 100 to 300 占 폚.
제8항에 있어서,
상기 ABO3 또는 A2BO4 구조에서 A site는 La, Pr, Ce, Sr, Ba, Li, K, 및 Mg 중 하나 또는 두 개 이상의 금속의 혼합으로 선택되고,
B site는 Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu 및 V 중 하나 또는 두 개 이상의 금속의 혼합으로 선택되는 입자상물질의 오존 산화 시스템.
9. The method of claim 8,
In the ABO 3 or A 2 BO 4 structure, A site is selected from a mixture of one or more metals selected from La, Pr, Ce, Sr, Ba, Li, K, and Mg,
B site is selected from a mixture of one or more of the metals Mn, Fe, Co, Zr, Cr, Ti, Cu and V;
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