KR20200001248A - 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법 - Google Patents

금속계 촉매지지체 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200001248A
KR20200001248A KR1020180073976A KR20180073976A KR20200001248A KR 20200001248 A KR20200001248 A KR 20200001248A KR 1020180073976 A KR1020180073976 A KR 1020180073976A KR 20180073976 A KR20180073976 A KR 20180073976A KR 20200001248 A KR20200001248 A KR 20200001248A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
catalyst support
metal mesh
mesh
cube
Prior art date
Application number
KR1020180073976A
Other languages
English (en)
Inventor
박만호
이제민
김시우
정민경
Original Assignee
주식회사 아스플로
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아스플로 filed Critical 주식회사 아스플로
Priority to KR1020180073976A priority Critical patent/KR20200001248A/ko
Publication of KR20200001248A publication Critical patent/KR20200001248A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B01J35/04—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0225—Coating of metal substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은, 와이어가 교차하는 형태의 그물 구조를 이루면서 제1 면과 이와 반대편의 제2 면을 포함하는 금속망이 동일 크기로 반복되게 접혀져서 일 단면이 사인파 형태인 금속망 구조체를 이루고, 상기 금속망 구조체가 압연되고 소결되어 다공성의 육면체 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 열전도도가 우수하여 흡열 반응이나 발열 반응이 동반되는 화학 촉매반응 공정에서 열전달을 용이하게 하는 장점이 있고, 협소하거나 복잡한 형상의 공간에서 사용이 간편하도록 세라믹 펠렛과 유사한 형상을 가지면서 소재 내부에 기공을 많이 포함함으로써 비표면적이 극대화될 수 있다.

Description

금속계 촉매지지체 및 그 제조방법{metallic catalyst support and manufacturing method of the same}
본 발명은 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전도도가 우수하여 흡열 반응이나 발열 반응이 동반되는 화학 촉매반응 공정에서 열전달을 용이하게 하는 장점이 있고, 협소하거나 복잡한 형상의 공간에서 사용이 간편하도록 세라믹 펠렛(pellet)과 유사한 형상을 가지면서 소재 내부에 기공을 많이 포함함으로써 비표면적이 극대화된 다공체 형상의 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
소각로, 굴뚝, 자동차 등에서 배출되는 배기가스에 존재하는 탄화수소, NOx, VOC, 다이옥신 등의 불순물을 흡착제 또는 촉매 입자를 사용하여 제거하기 위해서 촉매 입자를 분산시킬 수 있는 특수한 지지체의 사용이 요구된다.
촉매 입자의 분산 피복제로 사용되는 지지체로는 단일체형(Monolith type) 모듈이 널리 사용되고 있으며, 그 예로는 배기가스에 포함된 탄화수소, NOx, VOC 등의 불순물을 화학반응에 의해 제거할 때 사용되는 반응기, 자동차 배기가스 처리용 하니콤형 반응기 등을 그 예로 들 수 있다.
하니콤(honeycomb)은 세라믹을 단면이 벌집 모양의 통로를 가지도록 압출성형한 것으로 같은 부피당 표면적이 많은 잇점으로 인하여 현재 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 하니콤은 가스 흐름 방향으로 평행한 규칙적인 통로를 가지는 단일체형 모듈을 제작하고 그 모듈 표면 위에 촉매나 흡착제를 도포한 것을 반응기에 충진하여 사용하게 된다.
그러나, 하니콤형 반응기는 근본적으로 다음과 같은 문제점들을 극복하지 못하고 있다.
첫째, 하니콤형 반응기는 각각의 통로(tunnel) 사이가 서로 밀폐되어 있는 바, 일단 한 통로로 유입된 유체는 유량 흐름 방향 외 다른 방향으로는 유체가 서로 혼합되는 것이 불가능하여 유량분배가 제대로 되지 않는다.
둘째, 난류효과가 적어 반응물이 유체 상에서 촉매표면으로 이동하는 확산속도가 느려져 결과적으로 반응효율이 좋지 못하기 때문에 반응기의 부피를 필요 이상으로 키워야 한다.
셋째, 제조면에 있어서도 대부분 세라믹재료를 압출성형시켜 제작하기 때문에 반응시스템에 따른 다양한 구조를 갖추기가 어렵다.
대한민국 등록특허공보 제10-0878751호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열전도도가 우수하여 흡열 반응이나 발열 반응이 동반되는 화학 촉매반응 공정에서 열전달을 용이하게 하는 장점이 있고, 협소하거나 복잡한 형상의 공간에서 사용이 간편하도록 세라믹 펠렛(pellet)과 유사한 형상을 가지면서 소재 내부에 기공을 많이 포함함으로써 비표면적이 극대화된 다공체 형상의 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 와이어가 교차하는 형태의 그물 구조를 이루면서 제1 면과 이와 반대편의 제2 면을 포함하는 금속망이 동일 크기로 반복되게 접혀져서 일 단면이 사인파 형태인 금속망 구조체를 이루고, 상기 금속망 구조체가 압연되고 소결되어 다공성의 육면체 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체를 제공한다.
상기 금속망의 제1 면과 제1 면이 서로 마주하고 상기 제2 면과 제2 면이 서로 마주하게 접혀져서 상기 사인파 형태를 이룬다.
상기 금속망은 5∼50 메쉬(mesh)를 이루고 있는 것이 바람직하다.
상기 금속망을 구성하는 와이어의 굵기는 0.1∼1.5 mm인 것이 바람직하다.
상기 육면체 구조는 정육면체 또는 직육면체인 것이 바람직하다.
상기 육면체 구조를 구성하는 와이어의 표면에 금속 분말이 도포되어 있을 수 있다.
상기 육면체 구조를 구성하는 와이어의 표면에 촉매와 γ-Al2O3가 도포되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명은, 와이어가 교차하는 형태의 그물 구조를 이루면서 제1 면과 이와 반대편의 제2 면을 포함하는 금속망을 준비하는 단계와, 상기 금속망을 동일 크기로 반복되게 접어서 일 단면이 사인파 형태인 금속망 구조체를 형성하는 단계와, 상기 금속망 구조체에 압력을 가하여 압연하는 단계 및 압연된 결과물을 소결하여 다공성의 육면체 구조를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체의 제조방법을 제공한다.
상기 금속망의 제1 면과 제1 면이 서로 마주하고 상기 제2 면과 제2 면이 서로 마주하게 접어서 상기 사인파 형태를 이루게 하는 것이 바람직하다.
상기 금속망으로 5∼50 메쉬(mesh)를 이루고 있는 금속망을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 금속망을 구성하는 와이어의 굵기는 0.1∼1.5 mm인 것이 바람직하다.
상기 육면체 구조는 정육면체 또는 직육면체인 것이 바람직하다.
상기 금속계 촉매지지체의 제조방법은 상기 압연하는 단계 후 상기 소결 전에 상기 그물망 구조체에 금속 분말을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 금속계 촉매지지체의 제조방법은 상기 소결 후에 촉매와 γ-Al2O3를 포함하는 슬러리를 도포하고 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
허니컴(honeycomb) 구조의 촉매지지체는 자동차 배기관과 같은 일정 공간 내에 설치할 수 있는 장점이 있으나, 반응기가 복잡한 형상일 경우에는 활용이 어려운 단점이 있다.
금속계 소재는 열전도도가 우수하여 흡열 반응이나 발열 반응이 동반되는 화학 촉매반응 공정에서 열전달을 용이하게 하는 장점이 있다. 이러한 금속의 장점을 활용한 본 발명의 금속계 촉매지지체는 협소하거나 복잡한 형상의 공간에서 사용이 간편하도록 세라믹 펠렛(pellet)과 유사한 형상을 가지면서 소재 내부에 기공을 많이 포함함으로써 비표면적이 극대화 된 다공체 형상의 금속 소재이다.
도 1은 일 예에 따른 금속망을 보여주는 사진이다.
도 2는 일 예에 따른 금속망 구조체를 보여주는 사진이다.
도 3은 금속망 구조체를 16개의 주름 간격(16개의 산 형태로 이루어진 간격)으로 자르고 압착하여 얻은 각재 형상의 소재를 보여주는 사진이다.
도 4는 도 3에 나타낸 각재 형상의 소재를 2g/㎠ 이상의 하중을 부가하여 압연하고 소결하여 높이 10mm, 폭 10mm, 길이 200mm인 정사각형 형상의 각재를 제조한 사진이다.
도 5는 도 4에 나타낸 각재를 이루는 와이어의 표면에 금속 분말이 도포되어 있는 모습을 보여주는 사진이다.
도 6은 도 4에 나타낸 각재 형상의 소재에 니켈(Ni)과 γ-Al2O3가 도포된 모습을 보여주는 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
발명의 상세한 설명 또는 청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속계 촉매지지체는, 와이어가 교차하는 형태의 그물 구조를 이루면서 제1 면과 이와 반대편의 제2 면을 포함하는 금속망이 동일 크기로 반복되게 접혀져서 일 단면이 사인파 형태인 금속망 구조체를 이루고, 상기 금속망 구조체가 압연되고 소결되어 다공성의 육면체 구조를 이루는 촉매지지체이다.
상기 금속망의 제1 면과 제1 면이 서로 마주하고 상기 제2 면과 제2 면이 서로 마주하게 접혀져서 상기 사인파 형태를 이룬다.
상기 금속망은 5∼50 메쉬(mesh)를 이루고 있는 것이 바람직하다.
상기 금속망을 구성하는 와이어의 굵기는 0.1∼1.5 mm인 것이 바람직하다.
상기 육면체 구조는 정육면체 또는 직육면체인 것이 바람직하다.
상기 육면체 구조를 구성하는 와이어의 표면에 금속 분말이 도포되어 있을 수 있다.
상기 육면체 구조를 구성하는 와이어의 표면에 촉매와 γ-Al2O3가 도포되어 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속계 촉매지지체의 제조방법은, 와이어가 교차하는 형태의 그물 구조를 이루면서 제1 면과 이와 반대편의 제2 면을 포함하는 금속망을 준비하는 단계와, 상기 금속망을 동일 크기로 반복되게 접어서 일 단면이 사인파 형태인 금속망 구조체를 형성하는 단계와, 상기 금속망 구조체에 압력을 가하여 압연하는 단계 및 압연된 결과물을 소결하여 다공성의 육면체 구조를 수득하는 단계를 포함한다.
상기 금속망의 제1 면과 제1 면이 서로 마주하고 상기 제2 면과 제2 면이 서로 마주하게 접어서 상기 사인파 형태를 이루게 하는 것이 바람직하다.
상기 금속망으로 5∼50 메쉬(mesh)를 이루고 있는 금속망을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 금속망을 구성하는 와이어의 굵기는 0.1∼1.5 mm인 것이 바람직하다.
상기 육면체 구조는 정육면체 또는 직육면체인 것이 바람직하다.
상기 금속계 촉매지지체의 제조방법은 상기 압연하는 단계 후 상기 소결 전에 상기 그물망 구조체에 금속 분말을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 금속계 촉매지지체의 제조방법은 상기 소결 후에 촉매와 γ-Al2O3를 포함하는 슬러리를 도포하고 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속계 촉매지지체의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명은 금속 소재를 촉매지지체로 사용할 수 있도록 만든 금속계 촉매지지체에 관한 것이다.
금속계 소재는 열전도도가 우수하여 흡열 반응이나 발열 반응이 동반되는 화학 촉매반응 공정에서 열전달을 용이하게 하는 장점이 있다. 이런 금속의 장점을 촉매반응에 활용하기 위해 금속 시트(sheet)를 코러게이션(corrugation) 해서 허니컴(honeycomb) 형상으로 사용할 수도 있다.
허니컴(honeycomb) 구조의 촉매지지체는 자동차 배기관과 같은 일정 공간 내에 설치할 수 있는 장점이 있으나, 반응기가 복잡한 형상일 경우에는 활용이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 이런 문제를 해결하고 금속의 장점을 활용하기 위한 금속계 촉매지지체를 제시한다. 상기 금속계 촉매지지체는 협소하거나 복잡한 형상의 공간에서 사용이 간편하도록 세라믹 펠렛과 유사한 형상을 가지면서 소재 내부에 기공을 많이 포함함으로써 비표면적이 극대화 된 다공체 형상의 금속 소재이다.
와이어가 교차하는 형태의 그물 구조를 이루면서 제1 면과 이와 반대편의 제2 면을 포함하는 금속망을 준비한다.
도 1은 일 예에 따른 금속망을 보여주는 사진이다.
도 1을 참조하면, 금속망(10)은 와이어(12)가 교차하는 형태로 그물 구조를 이룬다. 도 1에서 보이는 면이 제1 면이고 그와 반대편의 면이 제2 면이다. 즉, 평면에서(위에서) 바라보았을 때 보이는 면이 제1 면이고, 저면에서(아래에서) 바라보았을 때 보이는 면이 제2 면이다. 금속망(10)에서 와이어(12)가 교차하면서 형성하는 와이어 사이의 구멍 형상은 통상적으로 사각형을 이루지만, 와이어(12)가 교차하는 모양에 따라 마름모꼴 등을 이룰 수도 있다.
상기 금속망(10)은 5∼50 메쉬(mesh) 정도를 이루는 것이 바람직하다. 50 메쉬(mesh) 이상의 소재로 제조 시 와이어(12) 간 간격이 좁아 내부까지 촉매 코팅이 어려운 문제가 있다. 5 mesh 이하의 소재로 제조 시 표면적이 작아 좋은 반응효율이 나오기 어려운 문제가 있다.
금속망(10)을 구성하는 와이어(12)의 굵기는 0.1mm 이상(예컨대, 0.1∼1.5 mm)인 것이 바람직하다. 와이어(12)의 굵기가 0.1mm 보다 가늘 경우 금속망(10)의 강도가 약해져 최종 제품으로 만들기 어려운 단점이 있을 수 있다.
금속망(10)은 고압의 유체 흐름에 변형되지 않는 정도의 강도를 가지는 것이 바람직하며, 예컨데 니켈, 철, 스테인레스, 알루미늄, 기타 금속 합금 등이 사용될 수 있다.
금속망(10)을 동일 크기로 반복되게 접어서 일 단면이 사인파 형태인 금속망 구조체를 형성한다. 상기 금속망(10)을 일정 크기로 접고, 다시 동일 크기로 접기를 반복하여 도 2에 도시된 바와 같이 산 형태(∧)(22)와 골 형태(∨)(24)가 교번하면서 반복된 형태의 금속망 구조체(20)를 제작한다. 반복된 접기에 의해 금속망(10)의 제1 면과 제1 면이 서로 마주하고 상기 제1 면의 반대편에 있는 제2 면과 제2 면이 서로 마주하는 형태를 갖게 한다. 도 2에 나타난 바와 같이 상기 접기에 의해 일단면은 사인파(sign wave) 형태를 갖는다. 예컨대, 산 형태(∧)(22)와 골 형태(∨)(24)가 서로 교번하면서 반복되는 구조를 이룬다. 상기 접기는 10∼60회, 바람직하게는 20∼40회 정도로 수행하는 것이 바람직하다.
금속망 구조체(20)를 목표하는 크기로 절단하여 사용할 수도 있다. 예컨대, 20∼40 개의 산 형태(∧)(22) 마다 변곡 라인(금속망이 접혀진 라인)을 따라 절단하여 사용할 수 있다. 여기서, 변곡 라인이라 함은 산 형태(∧)(22)에서 사선형 금속망('/' 형태)과 사선형 금속망('＼' 형태)이 만나는 부분이거나, 골 형태(∨)(24)에서 사선형 금속망('＼' 형태)과 사선형 금속망('/' 형태)이 만나는 부분이다.
금속망 구조체(20)를 압연한다. 단면 형상이 정사각형 또는 직사각형이 되게 상기 금속망 구조체(20)를 압연하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로는, 직육면체의 빌렛(billet)형 각재 형상을 갖게 한다. 상기 압연은 최외곽의 산 형태(∧)(22)를 이루는 부분의 일면(예컨대, 사선형 '＼' 형태)에 압력을 가하여 누름으로써 수행될 수 있다. 상기 압연에 의해 서로 마주하는 제1 면과 제1 면 사이의 이격 거리와 제2 면과 제2 면 사이의 이격 거리는 좁혀지게 된다. 상기 압연은 2g/㎠ 이상(예컨대, 2∼20g/㎠)의 하중을 부가하여 실시하는 것이 바람직하다. 상기 압연에 의해 만들어진 구조체는 단면 형상이 정사각형 또는 직사각형이 되게 하는 것이 바람직하다.
압연에 의해 형성된 구조체를 소결한다. 압연에 의해 형성된 구조체를 소결하기 전에 니켈 등과 같은 금속 분말을 뿌린 후 소결을 실시할 수도 있다. 상기 금속 분말을 뿌리게 되면, 소결 후에 와이어 표면이 울퉁불퉁하게 됨으로써 후술하는 바와 같이 Pt나 Ni 등을 담지하여 촉매로 사용하는 γ-Al2O3의 탈리량을 줄일 수 있는 장점이 있다. 압연에 의해 금속망 구조체(20)는 원래의 크기보다 작게 압착되고 소결에 의해 일부 와이어가 서로 붙음으로써 일체화되고 강도가 강해질 수 있게 된다. 상기 소결은 상기 금속망의 융점보다 낮은 온도로서 1,000℃ 이상의 고온(예컨대, 1000∼1200℃)에서 수행하는 것이 바람직하다.
소결 후에 만들어진 구조체를 와이어 커팅, 워터젯 커팅 등의 방법으로 적절한 길이(예컨대, 5mm ~ 30mm)로 커팅한다.
이렇게 제조된 금속계 촉매지지체는 다공성의 육면체 형태(예컨대, 직육면체, 정육면체)를 이루며, 비표면적이 10,000㎡/㎥ 이상이 되어, 비표면적 500㎡/㎥ ~ 1,000㎡/㎥인 촉매로 사용 중인 세라믹 펠렛 대비 10배에서 20배 높은 비표면적을 갖는다. 상기 육면체는 한변의 길이가 0.5∼3㎝ 정도인 것이 바람직하다.
상기 금속계 촉매지지체에 사용하려는 용도에 적합한 촉매를 포함하는 슬러리를 도포하고 건조할 수도 있다. 상기 슬러리는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni)과 같은 촉매와 γ-Al2O3를 실리카 졸(sol) 등과 같은 용액에 분산시켜 형성한 것일 수 있다. 이때, 상기 촉매와 상기 γ-Al2O3는 1:10∼1:50 정도의 부피비로 분산시키는 것이 바람직하다. 상기 γ-Al2O3는 다공성을 띠는 물질로서 기공에 촉매를 담지할 수가 있다.
이렇게 제조된 금속계 촉매지지체는, 와이어가 교차하는 형태의 그물 구조를 이루면서 제1 면과 이와 반대편의 제2 면을 포함하는 금속망이 동일 크기로 반복되게 접혀져서 일 단면이 사인파 형태인 금속망 구조체를 이루고, 상기 금속망 구조체가 압연되고 소결되어 다공성의 육면체 구조를 이룬다.
상기 금속망의 제1 면과 제1 면이 서로 마주하고 상기 제2 면과 제2 면이 서로 마주하게 접혀져서 상기 사인파 형태를 이룬다.
상기 금속망은 5∼50 메쉬(mesh)를 이루고 있는 것이 바람직하다.
상기 금속망을 구성하는 와이어의 굵기는 0.1∼1.5 mm인 것이 바람직하다.
상기 육면체 구조는 정육면체 또는 직육면체인 것이 바람직하다. 상기 육면체는 한변의 길이가 0.5∼3㎝ 정도인 것이 바람직하다.
상기 육면체 구조를 구성하는 와이어의 표면에 금속 분말이 도포되어 있을 수 있다.
상기 육면체 구조를 구성하는 와이어의 표면에 촉매와 γ-Al2O3가 도포되어 있을 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
폭 1인치에 10개의 와이어(wire)가 들어가는 10 메쉬(mesh) 망을 10mm로 접은 후, 다시 10mm 접기를 반복적으로 실시하면, 도 2와 같은 일 단면이 사인파 형태를 이루는 소재를 만들었다. 이때 사용된 메쉬를 구성하는 와이어의 굵기는 0.4mm 였다.
도 2에 나타낸 소재에서 16개의 주름 간격(16개의 산 형태로 이루어진 간격)으로 자르고 압착하여 도 3과 같은 유연한 각재 형상의 소재를 얻었다. 직경 0.4mm 와이어로 만들어진 메쉬를 16개 주름 간격으로 잘라서 높이 10mm, 폭 20mm, 길이 200mm인 직육면체의 빌렛(billet)형 각재를 얻었다.
이 각재 형상의 소재의 폭을 압연하여 폭 20mm를 13mm가 되도록 하였다. 이때 얻어진 빌렛(billet)형 소재는 높이 10mm, 폭 13mm, 길이 200mm인 각재 형상이었다.
상기 압연에 의해 형성된 각재에 직경 30㎛인 순수 니켈 성분의 금속분말을 뿌린 후 고온에서 소결을 실시하였다.
도 3에 나타낸 각재 형상의 소재를 1,000℃ 이상의 고온에서 2g/㎠ 이상의 하중을 부가하여 압연하고 소결하여 높이 10mm, 폭 10mm, 길이 200mm인 정사각형 형상의 각재(도 4 참조)를 얻었다. 도 4에 나타낸 각재를 이루는 와이어의 표면에는 도 5a 및 도 5b와 같이 금속 분말이 두드러져 있었다.
이렇게 만들어진 단면 형상 정사각형의 각재는 와이어 커팅, 워터젯 커팅 등의 방법으로 적절한 길이(예컨대, 5mm ~ 30mm)로 커팅하면 직육면체 형상의 소재가 만들어진다. 만들어진 다공성 각재는 비표면적이 10,000㎡/㎥ 이상이 되어, 비표면적 500㎡/㎥ ~ 1,000㎡/㎥인 촉매로 사용 중인 세라믹 펠렛 대비 10배에서 20배 높은 비표면적을 갖는다.
높이 10mm, 폭 10mm, 길이 15mm의 크기를 갖는 직육면체 형상 소재를 제작하고, 직육면체 형상 소재의 와이어 표면에 니켈(Ni)과 γ-Al2O3를 포함하는 슬러리 를 도포하였다. 상기 니켈(Ni)과 γ-Al2O3는 1:30의 부피비를 이루게 하였다. 니켈(Ni)과 γ-Al2O3가 도포된 사진을 도 6에 나타내었다. 도포한 소재를 40KHz 초음파 세척기에 넣어 3분 동안 초음파 세척 후 무게 변화를 측정함으로써 촉매 담지 물질인 γ-Al2O3 탈리량을 계산하였다.
아래의 표 1은 와이어 표면에 압연 후 소결 전에 금속 분말을 도포한 것과 도포하지 않은 경우의 특성 평가 결과이다. 금속 분말 미도포 시 초음파로 29%에 달하는 γ-Al2O3가 탈리되는 반면, 금속 분말 도포 시 8.6%만 탈리되었으며, 금속 분말 도포 시 1회 초음파 후 총 5회의 초음파 탈리 테스트를 실시하여도 더 이상의 γ-Al2O3 탈리 현상은 없었다. 귀금속 촉매를 담지하는 지지체로서의 역할을 할 수 있음을 확인하였다.
표 1은 금속분말 도포 유무에 따른 γ-Al2O3 탈리량 평가 결과이다.
초음파 전 코팅층 무게 초음파 후 코팅층 무게 탈리량
금속분말 미도포 3.1g 2.2g 0.8g (29%)
금속분말 도포 3.5g 3.2g 0.3g (8.6%)
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10: 금속망
12: 와이어
20: 금속망 구조체
22: 산 형태
24: 골 형태

Claims (14)

  1. 와이어가 교차하는 형태의 그물 구조를 이루면서 제1 면과 이와 반대편의 제2 면을 포함하는 금속망이 동일 크기로 반복되게 접혀져서 일 단면이 사인파 형태인 금속망 구조체를 이루고, 상기 금속망 구조체가 압연되고 소결되어 다공성의 육면체 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속망의 제1 면과 제1 면이 서로 마주하고 상기 제2 면과 제2 면이 서로 마주하게 접혀져서 상기 사인파 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속망은 5∼50 메쉬(mesh)를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속망을 구성하는 와이어의 굵기는 0.1∼1.5 mm인 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 육면체 구조는 정육면체 또는 직육면체인 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 육면체 구조를 구성하는 와이어의 표면에 금속 분말이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 육면체 구조를 구성하는 와이어의 표면에 촉매와 γ-Al2O3가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체.
  8. 와이어가 교차하는 형태의 그물 구조를 이루면서 제1 면과 이와 반대편의 제2 면을 포함하는 금속망을 준비하는 단계;
    상기 금속망을 동일 크기로 반복되게 접어서 일 단면이 사인파 형태인 금속망 구조체를 형성하는 단계;
    상기 금속망 구조체에 압력을 가하여 압연하는 단계; 및
    압연된 결과물을 소결하여 다공성의 육면체 구조를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 금속망의 제1 면과 제1 면이 서로 마주하고 상기 제2 면과 제2 면이 서로 마주하게 접어서 상기 사인파 형태를 이루게 하는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 금속망으로 5∼50 메쉬(mesh)를 이루고 있는 금속망을 사용하는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 금속망을 구성하는 와이어의 굵기는 0.1∼1.5 mm인 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 육면체 구조는 정육면체 또는 직육면체인 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 압연하는 단계 후 상기 소결 전에 상기 그물망 구조체에 금속 분말을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체의 제조방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 소결 후에 촉매와 γ-Al2O3를 포함하는 슬러리를 도포하고 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속계 촉매지지체의 제조방법.
KR1020180073976A 2018-06-27 2018-06-27 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법 KR20200001248A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180073976A KR20200001248A (ko) 2018-06-27 2018-06-27 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180073976A KR20200001248A (ko) 2018-06-27 2018-06-27 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200001248A true KR20200001248A (ko) 2020-01-06

Family

ID=69159018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180073976A KR20200001248A (ko) 2018-06-27 2018-06-27 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200001248A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020207928A1 (de) 2020-01-06 2021-07-08 Mando Corporation Vorrichtung zur unterstützung des fahrens eines fahrzeugs und verfahren dafür

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020207928A1 (de) 2020-01-06 2021-07-08 Mando Corporation Vorrichtung zur unterstützung des fahrens eines fahrzeugs und verfahren dafür

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2387561C (en) Conversion of nitrogen oxides in the presence of a catalyst supported of a mesh-like structure
JP4827530B2 (ja) ハニカム構造体
US8071505B2 (en) Catalytic converter support body
KR101346465B1 (ko) 수소-풍부 기체로부터 일산화탄소를 제거하기 위한, 백금,구리 및 철을 함유하는 개선된 선택적 산화 촉매
WO1996014920A9 (fr) Structure de catalyseur et appareil de purification de gaz
JPH0812460A (ja) ハニカム状セラミック構造体
JP6218251B2 (ja) 物質移動が制限されるプロセスにおいて使用されるハニカムモノリス構造並びにこれを含む触媒構造及び反応器
KR20020047154A (ko) 일산화탄소의 선택적 산화용 촉매 및 그의 제조 방법
US9724683B2 (en) Catalyst structure
JPH02502444A (ja) 触媒及びその製造法
TW487771B (en) Exhaust gas catalytic converter
US10151230B2 (en) Housing, fluid stream treatment article, exhaust system and methods of manufacturing
KR20200001248A (ko) 금속계 촉매지지체 및 그 제조방법
CA2955123C (en) Honeycomb monolith structure
US20080248344A1 (en) Ceramic Microreactor Built from Layers and Having at Least 3 Interior Spaces as Well as Buffers
RU2417840C1 (ru) Каталитический элемент
JP7321258B2 (ja) 水力直径が異なる一連の通路を有するハニカム体およびその製造方法
CN104147850A (zh) 一种硅藻泥多孔复合陶瓷滤芯
EP3512619A1 (en) Method for additive manufacturing of a 3d structure
CN110087769A (zh) 具有表面纹理的结构催化剂及其应用
JP5804909B2 (ja) 排ガス浄化用触媒構造体及びその製造法
KR100336821B1 (ko) 고체 촉매 지지체 내지는 분산체용 3방향-하니콤 모듈제조 방법 및 이로부터 제조된 3방향-하니콤 모듈
RU79451U1 (ru) Каталитический элемент
RU2323047C1 (ru) Каталитические микроканальные пластины и способ их приготовления
KR20120022794A (ko) 오존 가스 환원 촉매 담지체의 제조 방법 및 촉매 담지체

Legal Events

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