KR20210039131A - Catalyst for removal of nitrogen oxides and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a selective reduction catalyst capable of removing nitrogen oxides with carbon monoxide as a reducing agent, and a method for preparing the same. The catalyst includes 0.1-3.0 parts by weight of rhodium and 1.0-3.0 parts by weight of lanthanum based on 100 parts by weight of an alumina carrier, and is obtained by the method including the steps of: weighing rhodium and lanthanum while supporting the same on the alumina carrier, drying and baking. The catalyst shows enhanced conversion and adsorption of nitrogen oxides into nitrosyl species capable of reacting with carbon monoxide on the surface of reduced rhodium, and thus can remove nitrogen oxides with a high conversion ratio and selectivity. In addition, the catalyst has enhanced oxygen transportability, and thus can remove the remaining carbon monoxide effectively even with a low concentration of oxygen in exhaust gas.

Description

질소산화물 제거용 촉매 및 그 제조방법{CATALYST FOR REMOVAL OF NITROGEN OXIDES AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}Catalyst for nitrogen oxide removal and its manufacturing method {CATALYST FOR REMOVAL OF NITROGEN OXIDES AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 질소산화물 제거용 촉매 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 일산화탄소를 환원제로 하여 질소산화물을 제거할 수 있는 선택적 환원 촉매 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for removing nitrogen oxides and a method for producing the same, and more particularly, to a selective reduction catalyst capable of removing nitrogen oxides using carbon monoxide as a reducing agent and a method for producing the same.

최근, 환경오염을 초래하는 주요 대기오염물질 중 미세먼지 유발물질이면서 가장 많은 양이 배출되고 있는 질소산화물을 제거하는 방안에 대하여 활발히 논의되고 있다. 이러한 질소산화물은 연소를 기반으로 하는 다양한 고정오염원 및 이동오염원에서 배출되고 있으며, 질소산화물을 제거하는 방법으로 다양한 기술 개발되고 있다. Recently, among the major air pollutants that cause environmental pollution, a method of removing nitrogen oxides, which is a source of fine dust and discharges the largest amount, has been actively discussed. These nitrogen oxides are discharged from various fixed and mobile pollution sources based on combustion, and various technologies are being developed as a method of removing nitrogen oxides.

전통적으로 질소산화물을 제어하는 기술은 연소시 조건을 조절하여 제어하는 연소 중 탈질제어기술, 연소 후 배가스에 포함된 질소산화물을 환원반응에 의하여 제어하는 배연탈질제어기술이 있다. 연소 중 탈질제어기술로서 대표적으로 Lean NOx burner, Overfire Air, FGR 등이 있지만, 질소산화물 제어효율이 50% 이하에 불과한 단점이 있다. 따라서 강화되고 있는 질소산화물 규제에 관한 기준을 충족시키기 위하여 배연탈질기술은 반드시 사용되어야 하는 기술이다. Traditionally, technologies for controlling nitrogen oxides include denitrification control technology during combustion, which controls conditions during combustion, and flue gas denitration control technology, which controls nitrogen oxides contained in exhaust gas after combustion by a reduction reaction. Typical denitrification control technologies during combustion include Lean NOx burner, Overfire Air, and FGR, but there is a disadvantage that the nitrogen oxide control efficiency is only 50% or less. Therefore, flue gas denitration technology is a technology that must be used in order to meet the standards on nitrogen oxide regulations that are being strengthened.

상기 배연탈질기술 중 경제적, 기술적 측면에서 가장 효율적인 선택적 촉매 환원법(Selective Catalyst Reduction; SCR)이 가장 널리 사용되고 있다. 선택적 촉매환원법은 환원제의 종류에 따라 암모니아수, 암모니아 또는 우레아 등을 사용하는 암모니아계 SCR과 그 외 비암모니아계 SCR로 구분된다.Among the flue gas denitration technologies, selective catalyst reduction (SCR), which is the most efficient in terms of economic and technical aspects, is the most widely used. The selective catalytic reduction method is divided into ammonia-based SCR using aqueous ammonia, ammonia or urea, and other non-ammonia-based SCRs according to the type of reducing agent.

이 중 암모니아계 SCR은 암모니아를 환원제로 이용하는 방법으로서 고정 오염원에서 발생되는 질소산화물을 90% 이상 제거할 수 있는 예로 BACT(Best Available Control Technology)가 상업화되어 있으나, 환원제인 암모니아를 추가적으로 주입하기 위한 별도의 장치가 필요하고, 환원제인 암모니아가 산화되어 환원제가 부족해지면 질소산화물의 환원반응이 원활하게 진행되지 않는다. 또한 배가스에 황산화물이 포함될 경우, 암모니아 및 수분과 반응하여 황산암모늄염을 형성하여 후단설비를 부식시키거나, 촉매의 활성점을 막을 수도 있다. Among them, ammonia-based SCR is a method that uses ammonia as a reducing agent. As an example that can remove more than 90% of nitrogen oxides generated from fixed pollutants, BACT (Best Available Control Technology) is commercialized. If the device is required and ammonia, which is a reducing agent, is oxidized and the reducing agent becomes insufficient, the reduction reaction of nitrogen oxides does not proceed smoothly. In addition, when sulfur oxide is included in the exhaust gas, it reacts with ammonia and moisture to form ammonium sulfate, thereby corroding the downstream equipment or blocking the active point of the catalyst.

이러한 이유로 현재는 비암모니아계 SCR에 관한 대체 연구가 매우 활발하게 진행되고 있으며, 대표적으로 탄화수소, 수소 또는 일산화탄소를 환원제로 사용하는 예가 알려져 있다.For this reason, currently, alternative studies on non-ammonia-based SCR are being conducted very actively, and examples of using hydrocarbon, hydrogen, or carbon monoxide as a reducing agent are known.

상기 비암모니아계 SCR 중 탄화수소를 환원제로 하여 질소산화물을 제거하는 방법은 삼원촉매(Three way catalyst; TWC)라고 하며 가솔린을 연료로 사용하는 자동차라는 배출원에 국한되어 사용되고 있으며, 촉매의 불완전 산화가 이루어지거나 탄화수소가 산소 또는 수분과 반응하여 일산화탄소라는 부산물을 생성시키는 단점을 지니고 있다.The method of removing nitrogen oxides using a hydrocarbon as a reducing agent in the non-ammonia SCR is called a three way catalyst (TWC), and is used limitedly to an emission source such as a vehicle using gasoline as a fuel, and incomplete oxidation of the catalyst is achieved. It has the disadvantage of producing a by-product called carbon monoxide by reacting with oxygen or moisture.

다른 비암모니아계 SCR 중 수소를 환원제로 하여 질소산화물을 제거하는 방법은 반응온도가 150 ℃ 이하의 낮은 온도에서는 높은 활성을 나타내지만, 우수한 활성을 나타내는 온도범위가 매우 좁으며 일산화탄소 및 수분에 의한 활성 저하 및 낮은 N2 선택도를 나타낸다.Among other non-ammonia-based SCRs, the method of removing nitrogen oxides using hydrogen as a reducing agent exhibits high activity at a low reaction temperature of 150 ℃ or less, but the temperature range showing excellent activity is very narrow, and is active by carbon monoxide and moisture. It exhibits lowered and low N 2 selectivity.

한편 또 다른 비암모니아계 SCR 중 일산화탄소를 환원제로 사용하여 질소산화물을 제거하는 방법의 경우, 배가스 내 포함된 일산화탄소를 이용할 수 있어 추가적인 환원제의 주입이 없다는 장점이 있고, 배가스 내 일산화탄소 및 질소산화물이 포함된 다양한 연소시설에서 적용할 수 있는 장점이 있기 때문에, 상술한 암모니아계 SCR를 비롯해 탄화수소 또는 수소 등을 이용하는 비암모니아계 SCR의 단점을 보완할 수 있는 방법으로서 선망받고 있으며, 그 반응은 아래 [화학식 1]에 따라 수행된다.Meanwhile, in the case of the method of removing nitrogen oxides by using carbon monoxide as a reducing agent among other non-ammonia-based SCRs, there is an advantage that there is no injection of an additional reducing agent because carbon monoxide contained in the exhaust gas can be used, and carbon monoxide and nitrogen oxides are included in the exhaust gas. Since it has an advantage that can be applied in various combustion facilities, it is envy as a method that can compensate for the disadvantages of non-ammonia-based SCR using hydrocarbons or hydrogen as well as ammonia-based SCR described above, and the reaction is as follows. 1].

[화학식 1][Formula 1]

2CO + 2NO → 2CO2+ N2 2CO + 2NO → 2CO 2 + N 2

상기한 일산화탄소를 환원제로 사용하는 비암모니아계 SCR의 일예로서 대한민국 특허출원 제10-2017-0145646호에서는 180℃의 저온에서도 배기가스 내에 존재하는 NOx의 제거 효율을 높일 수 있는 Ir계 deNOx 촉매 및 그 제조방법이 개시되어 있고, 대한민국 특허출원 제10-2007-0134191호에서는 디젤 또는 린번(Lean-burn) 엔진 배기가스 조성 조건 내에서 별도의 환원제 투입 없이 배기가스 중의 일산화탄소만을 환원제로 이용하여 질소산화물을 제거하는 복합 촉매에 대하여 개시하고 있다.As an example of a non-ammonia-based SCR using carbon monoxide as a reducing agent, Korean Patent Application No. 10-2017-0145646 discloses an Ir-based deNO x catalyst capable of increasing the removal efficiency of NO x present in exhaust gas even at a low temperature of 180°C. And a manufacturing method thereof is disclosed, and in Korean patent application No. 10-2007-0134191, nitrogen in the exhaust gas is used as a reducing agent without a separate reducing agent in the exhaust gas composition condition of a diesel or lean-burn engine. A composite catalyst for removing oxides is disclosed.

그러나 상기 특허들을 비롯해 종래 알려져 있는 일산화탄소를 환원제로 하여 질소산화물을 제거하는 대부분의 SCR 촉매는 질소제거율이 낮고 질소산화물 전환시 선택성 낮아 그 개선에 대한 필요성은 상존하고 있는 실정이고 또한 여분의 일산화탄소를 제거하는 데 과다한 산소가 필요하여 이차 오염이 발생할 수 있는 문제가 있다. 본 발명자들은 이러한 종래기술들의 문제점을 예의 주시하여 일산화탄소를 환원제로 이용하여 질소산화물을 제거하는 촉매에 대한 연구를 거듭한 끝에 본 발명에 이르게 되었다. However, most of the SCR catalysts that remove nitrogen oxides using carbon monoxide as a reducing agent, including the above patents, have a low nitrogen removal rate and low selectivity when converting nitrogen oxides, so there is a need for improvement and also removes excess carbon monoxide. There is a problem that secondary pollution may occur due to the need for excessive oxygen. The inventors of the present invention have come to the present invention after continuing research on a catalyst for removing nitrogen oxides using carbon monoxide as a reducing agent by paying close attention to the problems of these prior arts.

대한민국 특허출원 제10-2017-0145646호Korean Patent Application No. 10-2017-0145646 대한민국 특허출원 제10-2007-0134191호Korean Patent Application No. 10-2007-0134191

본 발명의 목적은 별도의 환원제 주입없이 배가스 내 일산화탄소를 환원제로 이용하여 높은 전환율 및 선택성을 가지고 질소산화물을 제거할 수 있고, 또한 배가스 내 저농도 산소만으로도 여분의 일산화탄소를 충분히 제거할 수 있는 촉매 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is a catalyst capable of removing nitrogen oxides with high conversion and selectivity by using carbon monoxide in the exhaust gas as a reducing agent without injecting a separate reducing agent, and also capable of sufficiently removing excess carbon monoxide with only low concentration oxygen in the exhaust gas, and the like. It is to provide a manufacturing method.

본 발명자들은 상기 해결과제와 관련된 촉매를 연구 및 개발하는 과정에서, 로듐(Rh) 전구체와 란탄(La) 전구체를 동시에 담지하여 건조 및 소성하여 로듐계 촉매를 제조하는 경우 환원된 로듐 표면에서 질소산화물이 일산화탄소와 반응할 수 있는 니트로실(Nitrosyl) 종으로 전환흡착하는 현상이 증진됨으로써 높은 전환율 및 선택성을 가지고 질소산화물을 제거할 수 있고, 또한 촉매의 산소전달능력이 증진됨으로써 배가스 내 저농도 산소만으로도 여분의 일산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있음을 발견하고, 각 성분의 전구체와 그 함량에 대한 정량적 제어 및 제조 공정에 관한 조건을 제어함으로써 달성될 수 있음을 확인하여 본 발명에 도달하게 되었다. 상기한 해결과제에 대한 인식 및 지견에 기초한 본 발명의 요지는 청구범위에 기재된 것과 동일한 아래의 내용이다.In the process of researching and developing a catalyst related to the above problem, the inventors of the present invention have carried out simultaneous drying and firing of a rhodium (Rh) precursor and a lanthanum (La) precursor to prepare a rhodium-based catalyst. The conversion and adsorption of nitrosyl species that can react with this carbon monoxide is promoted, so that nitrogen oxides can be removed with high conversion and selectivity, and the oxygen transfer ability of the catalyst is improved, so that only low concentration of oxygen in the exhaust gas is spared. It was found that carbon monoxide of can be effectively removed, and it was confirmed that it can be achieved by controlling the conditions for the manufacturing process and quantitative control of the precursor and the content of each component. The gist of the present invention based on the recognition and knowledge of the above-described problem is the same as described in the claims below.

(1) 일산화탄소를 환원제로 하여 질소산화물을 제거하는 데 이용되는 질소산화물 제거용 촉매로서, 알루미나 담체 100 중량부에 대해 로듐 0.1 ~ 3.0 중량부 및 란탄 1.0 ~ 3.0 중량부를 포함하여 구성되는 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매.(1) As a catalyst for removing nitrogen oxides used to remove nitrogen oxides using carbon monoxide as a reducing agent, removing nitrogen oxides comprising 0.1 to 3.0 parts by weight of rhodium and 1.0 to 3.0 parts by weight of lanthanum based on 100 parts by weight of the alumina support For rhodium-lanthanum/alumina catalyst.

(2) 상기 로듐 표면은 환원된 상태에서 일산화탄소와 질소산화물을 반응시키는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 로듐-란탄/알루미나 촉매. (2) The rhodium-lanthanum/alumina catalyst of (1), wherein the rhodium surface reacts with carbon monoxide and nitrogen oxide in a reduced state.

(3) 상기 질소산화물은 상기 환원된 로듐 표면에서 나이트로실 종으로 흡착된 후 일산화탄소와 반응하는 것을 특징으로 하는 상기 (2)의 로듐-란탄/알루미나 촉매.(3) The rhodium-lanthanum/alumina catalyst of (2), wherein the nitrogen oxide reacts with carbon monoxide after being adsorbed as nitrosyl species on the reduced rhodium surface.

(4) 일산화탄소 선반응 시, 환원된 로듐 비율(Rh0/Rhtotal)이 35% 이상 유지되는 것을 특징으로 하는 상기 (3)의 로듐-란탄/알루미나 촉매.(4) The rhodium-lanthanum/alumina catalyst of (3) above, characterized in that the reduced rhodium ratio (Rh 0 /Rh total ) is maintained at 35% or more during the carbon monoxide pre-reaction.

(5) 상기 촉매의 비표면적은 148.82 ~ 184.99m2/g, 격자크기는 8.59 ~ 10.12 ÅA, 평균기공크기는 11.51 ~ 12.14 nm인 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매.(5) The specific surface area of the catalyst is 148.82 to 184.99 m 2 /g, the lattice size is 8.59 to 10.12 ÅA, and the average pore size is 11.51 to 12.14 nm. /Alumina catalyst.

(6) 알루미나 담체 100 중량부에 대해 로듐 0.1 ~ 1.0 중량부 및 란탄 1.0 ~ 3.0 중량부를 정량하여 동시에 담지한 후, 건조 및 소성하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.(6) A method for producing a rhodium-lanthanum/alumina catalyst for removing nitrogen oxides, characterized in that 0.1 to 1.0 parts by weight of rhodium and 1.0 to 3.0 parts by weight of lanthanum are quantified and supported at the same time, followed by drying and firing, based on 100 parts by weight of an alumina support. .

(7) 상기 알루미나 담체는 감마 알루미나(γ-Al2O3)인 것을 특징으로 하는 상기 (6)의 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.(7) The method for producing a rhodium-lanthanum/alumina catalyst for removing nitrogen oxides of (6), wherein the alumina support is gamma alumina (γ-Al 2 O 3 ).

(8) 상기 로듐 전구체는 수산화로듐(Rh(OH)2 인 것을 특징으로 하는 상기(6)의 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.(8) The rhodium precursor is rhodium hydroxide (Rh(OH) 2 ) The method for producing a rhodium-lanthanum/alumina catalyst for removing nitrogen oxides of (6).

(9) 상기 란탄 전구체는 란탄 나이트레이트 하이드레이트(LaN3O9)인 것을 특징으로 하는 상기 (6)의 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.(9) The lanthanum precursor is a rhodium-lanthanum/alumina catalyst for removing nitrogen oxides of (6), characterized in that lanthanum nitrate hydrate (LaN 3 O 9 ).

(10) 상기 알루미나 담체에 로듐 전구체 및 란탄 전구체를 소성하는 과정은 400℃ 온도로 4시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 (6)의 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.(10) The process of sintering the rhodium precursor and the lanthanum precursor on the alumina support is performed at a temperature of 400° C. for 4 hours. The method for preparing a rhodium-lanthanum/alumina catalyst for removing nitrogen oxides of (6).

(11) 일산화탄소 및 질소산화물이 혼합된 배가스를 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 촉매에 접촉시켜 질소산화물을 제거하는 방법.(11) A method of removing nitrogen oxides by contacting the exhaust gas in which carbon monoxide and nitrogen oxides are mixed with the catalyst according to any one of claims 1 to 5.

(12) 상기 배가스를 촉매에 접촉시키는 과정은 산소 및 수분 존재 하에 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (11)의 질소산화물을 제거하는 방법.(12) The method of removing nitrogen oxides of (11), wherein the step of contacting the exhaust gas with the catalyst is performed in the presence of oxygen and moisture.

본 발명에 따르면, 환원된 로듐 표면에서 일산화탄소와 질소산화물이 반응함으로써 210 ~ 300℃의 온도범위에서 80 ~ 100%의 제거율로 일산화탄소와 질소산화물을 동시에 제거할 수 있다. 또한 별도의 환원제를 주입하지 않고 배가스 내 일산화탄소를 환원제로 이용하여 질소산화물을 제거함으로써, 배가스 내 일산화탄소와 질소산화물이 배출되는 다양한 공정에 적용이 가능하며 경제적, 기술적 측면에서도 유리하다. According to the present invention, carbon monoxide and nitrogen oxide can be simultaneously removed at a removal rate of 80 to 100% in a temperature range of 210 to 300°C by reacting carbon monoxide and nitrogen oxide on the reduced rhodium surface. In addition, by removing nitrogen oxides using carbon monoxide in the exhaust gas as a reducing agent without injecting a separate reducing agent, it can be applied to various processes in which carbon monoxide and nitrogen oxides in the exhaust gas are discharged, and it is advantageous in terms of economy and technology.

도 1a 및 도 1b는 로듐 및 란탄의 담지 유무에 따라 제조예 1, 비교제조예 1 및 비교제조예 2의 방법으로 제조된 촉매의 일산화탄소 및 질소산화물의 제거율을 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 로듐 및 란탄의 담지 시점에 따라 제조예 1, 비교제조예 5 및 비교제조예 6의 방법으로 제조된 촉매의 일산화탄소 및 질소산화물의 제거율을 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 제조예 1 및 비교제조예 1의 방법으로 제조된 촉매에 대해 FT-IR을 이용한 DRIFT 분석 결과를 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 비교제조예 2를 제외한 제조예 및 비교제조예들의 방법으로 제조된 촉매에서 XPS 분석을 통한 환원된 로듐의 비율의 상관관계 결과를 도시한 도면.
1A and 1B are diagrams showing the removal rates of carbon monoxide and nitrogen oxides of catalysts prepared by the methods of Preparation Example 1, Comparative Preparation Example 1, and Comparative Preparation Example 2 depending on whether rhodium and lanthanum were supported.
2A and 2B are diagrams showing removal rates of carbon monoxide and nitrogen oxides of catalysts prepared by the methods of Preparation Example 1, Comparative Preparation Example 5, and Comparative Preparation Example 6 according to the loading time of rhodium and lanthanum.
3A and 3B are diagrams showing DRIFT analysis results using FT-IR for catalysts prepared by the methods of Preparation Example 1 and Comparative Preparation Example 1. FIG.
4A and 4B are diagrams showing the correlation result of the ratio of reduced rhodium through XPS analysis in the catalyst prepared by the method of Preparation Example and Comparative Preparation Example excluding Comparative Preparation Example 2;

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

본 발명은 일산화탄소를 환원제로 하여 질소산화물을 제거하는 데 이용되는 질소산화물 제거용 촉매 및 그 제조방법과, 이러한 촉매를 이용해 배가스에 포함된 질소산화물 및 일산화탄소를 제거하는 방법에 관해 개시하며, 이하 순차적으로 설명한다. The present invention discloses a catalyst for removing nitrogen oxides used to remove nitrogen oxides using carbon monoxide as a reducing agent and a method for preparing the same, and a method for removing nitrogen oxides and carbon monoxide contained in exhaust gas using such a catalyst. It will be explained as.

상기 촉매는 로듐, 란탄, 알루미나 3원계 촉매로서, 알루미늄 담체에 로듐 전구체 및 란탄 전구체를 담지한 후 건조 및 소성함으로써 제조된다. The catalyst is a rhodium, lanthanum, and alumina three-way catalyst, and is prepared by supporting a rhodium precursor and a lanthanum precursor on an aluminum support, followed by drying and firing.

상기 로듐(Rh)은 일산화탄소와 질소산화물이 반응하는 활성점으로서 일산화탄소 선흡착이 유도되며, 바람직하게는 알루미나 담체 100 중량부에 대해 로듐 0.1 ~ 1.0 중량부로 담지되는 것을 특징으로 한다. 로듐은 귀금속계열의 활성금속으로서, 촉매활성을 달성할 수 있는 한 비용 측면에서 최소한으로 하는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 로듐 함량을 0.1 ~ 3.0 중량부 범위로 제한하여 비용을 최소화하면서도 상술한 일산화탄소 및 질소산화물을 210oC 이상에서 80% 이상의 분해능을 갖는 것을 특징으로 한다.The rhodium (Rh) is an active point at which carbon monoxide and nitrogen oxide react, and pre-adsorption of carbon monoxide is induced, and preferably, 0.1 to 1.0 parts by weight of rhodium is supported with respect to 100 parts by weight of the alumina carrier. Rhodium is a precious metal-based active metal, and it is preferable to minimize the cost in terms of cost as long as it can achieve catalytic activity.In the present invention, the above-described carbon monoxide and carbon monoxide and the above-described carbon monoxide and It is characterized by having a resolution of 80% or more at 210 o C or more of nitrogen oxides.

상기 로듐이 일산화탄소와 질소산화물의 반응하는 활성점으로서의 역할과 관련하여 보다 상세히 설명하면, 상기 로듐 표면은 환원된 상태에서 일산화탄소와 질소산화물을 반응시키게 되며, 이 경우 상기 질소산화물은 상기 환원된 로듐 표면에서 나이트로실(nitrosyl) 종으로 흡착된 후 일산화탄소와 반응하게 된다. 이러한 반응기작과 관련하여 상기한 바와 같이 일산화탄소 및 질소산화물을 210oC 이상에서 80% 이상의 분해능을 갖기 위해서는 일산화탄소 선반응 시, 환원된 로듐 비율(Rh0/Rhtotal)이 35% 이상 유지되는 것이 바람직하다.In more detail with respect to the role of the rhodium as an active point for reacting carbon monoxide and nitrogen oxide, the rhodium surface reacts with carbon monoxide and nitrogen oxide in a reduced state, and in this case, the nitrogen oxide is the reduced rhodium surface. After being adsorbed as a nitrosyl species, it reacts with carbon monoxide. In connection with such a reactor operation, in order to have a resolution of more than 80% of carbon monoxide and nitrogen oxide at 210 o C or higher as described above, it is necessary to maintain a reduced rhodium ratio (Rh 0 /Rh total ) of 35% or more during the carbon monoxide pre-reaction. desirable.

상기 란탄(La)은 촉매의 산소전달능력을 증진함으로써 일산화탄소 선반응 시, 환원된 로듐의 비율을 35% 이상으로 형성하여 질소산화물을 나이트로실 종으로의 전환흡착을 극대화하며, 바람직하게는 알루미나 담체 100 중량부에 대해 란탄 1.0 ~ 3.0 중량부로 담지되는 것이 바람직하다. 란탄 함량이 1.0 중량부 미만이면 일산화탄소 선흡착시 환원된 로듐의 비율이 35% 이하로 형성됨으로써 일산화탄소 및 질소산화물 분해능이 80%이하로 떨어지므로 바람직하지 않고, 3.0 중량부 초과하면 란탄 함량 증진에 따른 일산화탄소 분해능은 일부 증가하지만, 질소산화물의 분해능은 감소되므로 바람직하지 않다. The lanthanum (La) maximizes the conversion and adsorption of nitrogen oxides to nitrosyl species during the carbon monoxide pre-reaction by increasing the oxygen transfer capacity of the catalyst to form a ratio of reduced rhodium to 35% or more, preferably alumina. It is preferable that it is supported in an amount of 1.0 to 3.0 parts by weight of lanthanum based on 100 parts by weight of the carrier. If the lanthanum content is less than 1.0 part by weight, the proportion of reduced rhodium upon pre-adsorption of carbon monoxide is formed to 35% or less, so that the decomposition capacity of carbon monoxide and nitrogen oxide falls to 80% or less. Although the decomposition capacity of carbon monoxide is partially increased, the decomposition capacity of nitrogen oxides decreases, which is not preferable.

상기 촉매 제조 시 전구체 물질로는 예컨대 알루미나 담체로는 감마 알루미나(γ-Al2O3)가 사용될 수 있고, 로듐 전구체로는 수산화로듐(Rh(OH)2이 사용될 수 있고, 란탄 전구체로는 란탄 나이트레이트 하이드레이트(LaN3O9)가 각각 사용될 수 있다. When preparing the catalyst, as a precursor material, for example, gamma alumina (γ-Al 2 O 3 ) may be used as an alumina carrier, rhodium hydroxide (Rh(OH) 2 ) may be used as a rhodium precursor, and lanthanum precursor may be used as a lanthanum precursor. Nitrate hydrate (LaN 3 O 9 ) may be used, respectively.

상기 촉매 제조 공정을 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 감마 알루미나(γ-Al2O3) 담체에 수산화로듐(Rh(OH)2)의 로듐 전구체와 란탄 나이트레이트 하이드레이트(LaN3O9)의 란탄 전구체를 수용액 상에 용해시킨다. 각 성분의 함량은, 알루미나 담체의 중량 기준으로 로듐은 0.1 ~ 3.0 중량부, 란탄은 1.0 ~ 3.0 중량부로 하여 계산한다. To describe the catalyst manufacturing process in more detail, first, a rhodium precursor of rhodium hydroxide (Rh(OH) 2 ) and a lanthanum precursor of lanthanum nitrate hydrate (LaN 3 O 9 ) on a gamma alumina (γ-Al 2 O 3) support Is dissolved in the aqueous solution. The content of each component is calculated as 0.1 to 3.0 parts by weight of rhodium and 1.0 to 3.0 parts by weight of lanthanum based on the weight of the alumina carrier.

이 경우 로듐 전구체와 란탄 전구체는 동시에 담지는 것이 바람직하다. 이러한 동시 담지에 따라 환원된 로듐 형성 비율을 35% 이상으로 증진시켜 질소산화물을 나이트레이트 종으로의 전환흡착을 극대화하여 일산화탄소 및 질소산화물 분해능을 80% 이상 나타낼 수 있는 특징을 가진다. In this case, it is preferable that the rhodium precursor and the lanthanum precursor are simultaneously supported. According to this simultaneous support, the reduced rhodium formation rate is increased to 35% or more, thereby maximizing conversion and adsorption of nitrogen oxides to nitrate species, thereby exhibiting the decomposition power of carbon monoxide and nitrogen oxides by 80% or more.

다음으로, 로듐 전구체 및 란탄 전구체가 용해된 수용액 상에 감마 알루미나 담체를 정량하여 투입하고 충분히 혼합하여 슬러리 형태로 제조 후 진공 증발기를 이용하여 교반 및 가열하여 건조한다. 계속하여 잔여수분을 제거하기 위하여 건조기에서 하루 이상 충분히 건조하여 미세기공에 포함된 수분을 완전히 제거한다. Next, a gamma-alumina carrier is quantitatively added to the aqueous solution in which the rhodium precursor and the lanthanum precursor are dissolved, sufficiently mixed to form a slurry, and dried by stirring and heating using a vacuum evaporator. In order to continue to remove the residual moisture, it is sufficiently dried in a dryer for at least one day to completely remove the moisture contained in the micropores.

이후, 시료의 건조가 완료되면 공기 분위기 하에서 소성시켜 촉매를 완성한다. 이 경우, 건조된 시료에 대한 소성은 공기 분위기 하에서 400℃에서 4시간 동안 열처리하는 방식으로 이루어진다. 이러한 소성 공정은 튜브(tube)형 로, 컨벡션(convection)형 로, 화격자형 로 등 공지된 다양한 형태의 로에서 이루어질 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.Thereafter, when drying of the sample is completed, it is calcined in an air atmosphere to complete the catalyst. In this case, the sintering of the dried sample is performed by heat treatment at 400° C. for 4 hours in an air atmosphere. This firing process may be performed in various known types of furnaces such as a tube type furnace, a convection type furnace, and a grate type furnace, and is not particularly limited.

이상의 방법으로 제조된 로듐-란탄/알루미나 촉매는 그 비표면적(specific surface area), 격자크기(crystallite size) 및 평균기공크기(average pore diameter)가 일산화탄소 및 질소산화물 제거율에 관한 물리화학적 특성과 관련하여 유의미한 상관관계를 가지며, 구체적으로 210oC 이상에서 80% 이상의 분해능을 갖기 위해서 상기 촉매의 상기 촉매의 비표면적은 148.82 ~ 184.99m2/g, 격자크기는 8.59 ~ 10.12 ÅA, 평균기공크기는 11.51 ~ 12.14 nm의 범위로 제어되는 것이 바람직하다. The rhodium-lanthanum/alumina catalyst prepared by the above method has its specific surface area, crystallite size, and average pore diameter in relation to the physicochemical properties of the removal rate of carbon monoxide and nitrogen oxides. It has a significant correlation, and specifically, in order to have a resolution of 80% or more at 210 o C or more, the specific surface area of the catalyst of the catalyst is 148.82 ~ 184.99m 2 /g, the lattice size is 8.59 ~ 10.12 ÅA, the average pore size is 11.51 It is preferably controlled in the range of ~ 12.14 nm.

이 경우, 상기 촉매는 일산화탄소와 질소산화물을 동시에 제거할 수 있는 능력을 가지며, 구체적으로 일산화탄소 선흡착 시, 활성점인 로듐을 촉매 내의 산소를 이용하여 환원시켜 환원된 로듐의 비율을 35% 이상으로 형성하고 이때 환원된 로듐에 질소산화물이 나이트로실 종으로의 전환흡착을 증가시켜 210 ~ 300oC의 온도에서 일산화탄소 및 질소산화물의 분해능을 80% 이상으로 얻을 수 있다.In this case, the catalyst has the ability to simultaneously remove carbon monoxide and nitrogen oxides, and specifically, when carbon monoxide is pre-adsorbed, the active point, rhodium, is reduced using oxygen in the catalyst to reduce the proportion of reduced rhodium to 35% or more. At this time, nitrogen oxides in the reduced rhodium increase conversion and adsorption to nitrosyl species, so that the resolution of carbon monoxide and nitrogen oxides at a temperature of 210 to 300 o C can be obtained as 80% or more.

선택적으로, 본 발명에 따른 촉매를 이용한 질소산화물의 제거 과정에서 일산화탄소 및 질소산화물을 포함한 배가스에 적어도 0 ~ 0.5 vol.%의 산소 및 0 ~ 8 vol.% 의 수분을 더 포함할 수 있다. 이 경우 산소는 반응 후 여분의 일산화탄소를 제거하는 데 사용되며, 0.5 vol.% 이상으로 존재 시, 촉매 표면에서 환원제인 일산화탄소가 촉매 내 산소와의 반응보다 주입되는 산소와 빠르게 반응하여 로듐의 환원을 억제하고, 수분은 일산화탄소와 경쟁반응을 통해 방해(Inhibition)하는 작용을 한다. 따라서 산소 및 수분이 앞선 수치 이상으로 존재하면 일산화탄소 및 질소산화물 분해능이 80% 이하로 저하될 수 있다. 본 발명에서 이러한 산소 및 수분은 각각의 용도에서 그 필요량이 상기 농도 범위에서 최소한으로 요구되고 다양한 연소원 또는 오염원은 배가스 자체에 상기한 농도 범위의 산소 및 수분을 대부분 포함하고 있기 때문에, 실질적으로 산소 및 수분에 대한 별도 보충은 불필요해질 수 있다. Optionally, in the process of removing nitrogen oxides using the catalyst according to the present invention, at least 0 to 0.5 vol.% of oxygen and 0 to 8 vol.% of moisture may be further included in the exhaust gas including carbon monoxide and nitrogen oxides. In this case, oxygen is used to remove excess carbon monoxide after the reaction, and when it is present in an amount of 0.5 vol.% or more, carbon monoxide, which is a reducing agent, reacts faster with the injected oxygen than with the oxygen in the catalyst to reduce the rhodium. Inhibition, and moisture acts to inhibit through competition reactions with carbon monoxide. Therefore, when oxygen and moisture are present in excess of the preceding value, the decomposition capacity of carbon monoxide and nitrogen oxides may be reduced to 80% or less. In the present invention, since the required amount of oxygen and moisture in each application is minimally required within the above concentration range, and various combustion sources or pollutants contain most of the oxygen and moisture in the above concentration range in the exhaust gas itself, substantially oxygen And separate supplementation for moisture may become unnecessary.

한편, 본 발명에 따라 제조된 촉매의 성능 평가는 예컨대 일산화탄소 6,000 ppm, 일산화질소 60 ppm, 이산화질소 3ppm, 산소 5000 ppm, 수분 6 vol.% 및 160,000 hr-1의 공산속도로 유지되는 반응 조건에서 촉매의 일산화탄소 및 질소산화물 제거율을 확인하는 것일 수 있다. 이러한 반응 조건에서 본 발명은 210 ~ 300℃의 반응온도에서 80% 이상의 전환율을 가질 수 있다. 또한, 일산화탄소 및 질소산화물을 제거하는 반응특성을 확인하기 위하여 FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectrometer) 분석을 수행하는 것일 수 있다. 또한 일산화탄소 선흡착 시, 로듐의 환원비율을 확인하기 위하여 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 분석을 수행하는 것일 수 있다.On the other hand, the performance evaluation of the catalyst prepared according to the present invention is, for example, carbon monoxide 6,000 ppm, nitrogen monoxide 60 ppm, nitrogen dioxide 3 ppm, oxygen 5000 ppm, moisture 6 vol.%, and the catalyst under reaction conditions maintained at an likelihood rate of 160,000 hr -1. It may be to check the carbon monoxide and nitrogen oxide removal rates of. Under these reaction conditions, the present invention may have a conversion rate of 80% or more at a reaction temperature of 210 to 300°C. In addition, it may be to perform FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectrometer) analysis to confirm the reaction characteristics of removing carbon monoxide and nitrogen oxides. In addition, when carbon monoxide is pre-adsorbed, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) analysis may be performed to determine the reduction ratio of rhodium.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on preferred embodiments of the present invention. However, the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto, and may be modified and variously implemented by those skilled in the art.

제조예 1Manufacturing Example 1

감마 알루미나 담체 100 중량부에 수산화로듐(Rh(OH)2), 란탄 나이트레이트 하이드레이트(LaN3O9)를 로듐 0.1 중량부, 란탄 3.0 중량부로 환산하여 정량 후 상온의 증류수에 각각 용해시킨다. 계속해서 앞서 제조된 로듐 및 란탄 수용액에 감마 알루미나 담체에 투입하여 슬러리 형태로 제조한다. 이 경우, 아래의 [표 3]에 정리된 바와 같이 촉매의 비표면적(specific surface area), 격자크기(crystallite size) 및 평균기공크기(average pore diameter)를 제어하기 위해 다양한 제조사들로부터 입수된 상용의 감마 알루미나를 사용하였다. 이후, 제조된 슬러리를 진공 증발기를 이용하여 65℃에서 교반하여 가열하고, 103℃의 온도에서 24시간 이상 건조하여 미세기공에 포함된 수분을 완전히 제거한 다음 공기분위기에서 400oC의 온도에서 4시간 동안 소성하여 촉매를 제조하였다. Rhodium hydroxide (Rh(OH) 2 ) and lanthanum nitrate hydrate (LaN 3 O 9 ) are converted into 0.1 parts by weight of rhodium and 3.0 parts by weight of lanthanum in 100 parts by weight of a gamma alumina carrier, and then quantified and dissolved in distilled water at room temperature. Subsequently, the rhodium and lanthanum aqueous solutions prepared above are added to a gamma alumina carrier to prepare a slurry form. In this case, commercially available products obtained from various manufacturers to control the specific surface area, crystallite size, and average pore diameter of the catalyst as summarized in [Table 3] below. Of gamma alumina was used. Thereafter, the prepared slurry was stirred and heated at 65°C using a vacuum evaporator, dried at 103°C for more than 24 hours to completely remove moisture contained in the micropores, and then in an air atmosphere at a temperature of 400° C for 4 hours. During firing to prepare a catalyst.

제조예 2Manufacturing Example 2

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 로듐을 0.5 중량부로 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 0.5 parts by weight of the rhodium was quantified in 100 parts by weight of the gamma alumina carrier.

제조예 3Manufacturing Example 3

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 로듐을 1.0 중량부로 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 1.0 part by weight of the rhodium was quantified in 100 parts by weight of the gamma alumina carrier.

제조예 4Manufacturing Example 4

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 로듐을 3.0 중량부로 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the rhodium was quantified to 3.0 parts by weight in 100 parts by weight of the gamma alumina carrier.

제조예 5Manufacturing Example 5

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 로듐을 5.0 중량부로 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the rhodium was quantified to 5.0 parts by weight in 100 parts by weight of the gamma alumina carrier.

제조예 6Manufacturing Example 6

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 란탄을 1.0 중량부로 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 1.0 part by weight of the lanthanum was quantified in 100 parts by weight of the gamma alumina carrier.

제조예 7Manufacturing Example 7

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 란탄 5.0 중량부로 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that it was quantified as 5.0 parts by weight of lanthanum in 100 parts by weight of the gamma alumina carrier.

비교제조예 1Comparative Production Example 1

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 로듐 0.1 중량부만을 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 로듐/알루미나 촉매를 제조하였다.A rhodium/alumina catalyst was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that only 0.1 part by weight of the rhodium was quantified in 100 parts by weight of the gamma alumina support.

비교제조예 2Comparative Production Example 2

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 란탄 3.0 중량부만을 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일한 방법으로 란탄/알루미나 촉매를 제조하였다.A lanthanum/alumina catalyst was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that only 3.0 parts by weight of lanthanum was quantified in 100 parts by weight of the gamma alumina support.

비교제조예 3Comparative Production Example 3

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 로듐 0.05 중량부로 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the gamma alumina carrier 100 parts by weight was quantified as 0.05 parts by weight of the rhodium.

비교제조예 4Comparative Production Example 4

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 란탄 0.5 중량부로 정량한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 하여 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 0.5 parts by weight of lanthanum was quantified in 100 parts by weight of the gamma alumina carrier.

비교제조예 5Comparative Production Example 5

상기 감마 알루미나 담체 100 중량부에 상기 란탄 3.0 중량부로 하여 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 란탄/알루미나를 제조한 후, 계속해서 제조된 란탄/알루미나 100 중량부에 로듐을 0.1 중량부로 하여 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 로듐/란탄/알루미나 촉매를 제조하였다.After preparing lanthanum/alumina in the same manner as in Preparation Example 1 by using 100 parts by weight of the gamma alumina carrier as 3.0 parts by weight of the lanthanum, and then adding 0.1 parts by weight of rhodium to 100 parts by weight of the lanthanum/alumina that was subsequently prepared. A rhodium/lanthanum/alumina catalyst was prepared in the same manner as in 1.

비교제조예 6Comparative Production Example 6

상기 비교제조예 1의 로듐/알루미나 100 중량부에 란탄 3.0 중량부로 하여 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 란탄/로듐/알루미나를 제조하였다.Lanthanum/rhodium/alumina was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 by using 3.0 parts by weight of lanthanum to 100 parts by weight of rhodium/alumina of Comparative Preparation Example 1.

비교제조예 7Comparative Production Example 7

상기 제조예 1의 알루미나 담체를 알파 알루미나로하여 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.The alumina carrier of Preparation Example 1 was used as alpha alumina, and was prepared in the same manner as in Preparation Example 1.

상술한 제조예에 따른 촉매의 형태를 아래의 [표 1]에 나타내었고 비교제조예에 따른 촉매의 형태를 아래의 [표 2]에 나타내었다.The types of catalysts according to the above-described Preparation Example are shown in [Table 1] below, and the types of catalysts according to Comparative Preparation Examples are shown in [Table 2] below.

구분division 로듐 함량
(담체 100 중량부 기준)
Rhodium content
(Based on 100 parts by weight of the carrier)
란탄 함량
(담체 100 중량부 기준)
Lanthanum content
(Based on 100 parts by weight of the carrier)
촉매의 형태Form of catalyst
제조예 1Manufacturing Example 1 0.10.1 3.03.0 로듐-란탄
/감마 알루미나(A)
Rhodium-lanthanum
/Gamma alumina (A)
제조예 2Manufacturing Example 2 0.50.5 3.03.0 로듐-란탄/감마 알루미나(A)Rhodium-lanthanum/gamma alumina (A) 제조예 3Manufacturing Example 3 1.01.0 3.03.0 로듐-란탄/감마 알루미나(A)Rhodium-lanthanum/gamma alumina (A) 제조예 4Manufacturing Example 4 3.03.0 3.03.0 로듐-란탄/감마 알루미나(A)Rhodium-lanthanum/gamma alumina (A) 제조예 5Manufacturing Example 5 5.05.0 3.03.0 로듐-란탄/감마 알루미나(A)Rhodium-lanthanum/gamma alumina (A) 제조예 6Manufacturing Example 6 0.10.1 1.01.0 로듐-란탄/감마 알루미나(A)Rhodium-lanthanum/gamma alumina (A) 제조예 7Manufacturing Example 7 0.10.1 5.05.0 로듐-란탄/감마 알루미나(A)Rhodium-lanthanum/gamma alumina (A)

구분division 로듐 함량
(담체 100 중량부 기준)
Rhodium content
(Based on 100 parts by weight of the carrier)
란탄 함량
(담체 100 중량부 기준)
Lanthanum content
(Based on 100 parts by weight of the carrier)
촉매의 형태Form of catalyst
비교제조예 1Comparative Production Example 1 0.10.1 00 로듐/감마 알루미나(A)Rhodium/gamma alumina (A) 비교제조예 2Comparative Production Example 2 00 3.03.0 란탄/감마 알루미나(A)Lanthanum/gamma alumina (A) 비교제조예 3Comparative Production Example 3 0.050.05 3.03.0 로듐-란탄/감마 알루미나(A)Rhodium-lanthanum/gamma alumina (A) 비교제조예 4Comparative Production Example 4 0.10.1 0.50.5 로듐-란탄
/감마 알루미나(A)
Rhodium-lanthanum
/Gamma alumina (A)
비교제조예 5Comparative Production Example 5 0.10.1 3.03.0 로듐/란탄
/감마 알루미나(A)
Rhodium/lanthanum
/Gamma alumina (A)
비교제조예 6Comparative Production Example 6 0.10.1 3.03.0 란탄/로듐
/감마 알루미나(A)
Lanthanum/Rhodium
/Gamma alumina (A)
비교제조예 7Comparative Production Example 7 0.10.1 3.03.0 로듐-란탄/알파 알루미나(A)Rhodium-lanthanum/alpha alumina (A)

실시예 1 본 발명 촉매에서 로듐 및 란탄의 담지 유무에 따라 일산화탄소 및 질소산화물 제거율을 평가하기 위해 일산화탄소를 환원제로 사용하여 질소산화물을 제거하는 실험을 수행하였으며, 로듐 및 란탄의 담지 유무에 따라 상기 제조예 1, 상기 비교제조예 1 및 상기 비교제조예 2를 비교하여 일산화탄소 및 질소산화물 제거율에 관한 결과를 도 1a 및 도 1b에 나타내었다. Example 1 In order to evaluate the removal rate of carbon monoxide and nitrogen oxides according to the presence or absence of rhodium and lanthanum in the catalyst of the present invention, an experiment was performed to remove nitrogen oxides using carbon monoxide as a reducing agent, and the above preparation was performed according to the presence or absence of rhodium and lanthanum. Example 1, Comparative Preparation Example 1 and Comparative Preparation Example 2 are compared, and the results of carbon monoxide and nitrogen oxide removal rates are shown in FIGS. 1A and 1B.

이 경우, 반응기의 온도는 200 ~ 300℃, 일산화탄소 6,000 ppm, 일산화질소 60 ppm, 이산화질소 3 ppm, 산소 5,000 ppm, 수분 6 vol.%, 160,000 hr-1의 공산속도로 유지하였다.In this case, the temperature of the reactor was maintained at a rate of 200 to 300°C, 6,000 ppm of carbon monoxide, 60 ppm of nitrogen monoxide, 3 ppm of nitrogen dioxide, 5,000 ppm of oxygen, 6 vol.% of moisture, and 160,000 hr -1 .

이 경우, 환원제인 일산화탄소와 반응물인 질소산화물의 제거율을 확인하기 위하여, 일산화탄소는 비분산 적외선 가스분석기(ZKJ-2, FUJI Electronic CO.)를 사용하였고 질소산화물 중 일산화질소는 비분산 적외선 가스분석기(Uras10E, Hartman & Braun Co.)를 사용하였으며, 일산화질소는 비분산 적외선 가스분석기(ULTRAMAT 6, Simens Co.)를 사용하였다. 또한 이산화질소는 주 반응기 출구부에서 검지관(9L, Gas Tec. Co.)을 통해 측정하였다.In this case, in order to confirm the removal rate of carbon monoxide as a reducing agent and nitrogen oxide as a reactant, a non-dispersive infrared gas analyzer (ZKJ-2, FUJI Electronic CO.) was used for carbon monoxide, and a non-dispersive infrared gas analyzer (non-dispersive infrared gas analyzer) among nitrogen oxides Uras10E, Hartman & Braun Co.) was used, and for nitrogen monoxide, a non-dispersive infrared gas analyzer (ULTRAMAT 6, Simens Co.) was used. In addition, nitrogen dioxide was measured through a detection tube (9L, Gas Tec. Co.) at the outlet of the main reactor.

도 1을 참조하면, 로듐과 란탄이 모두 담지된 제조예 1은 210 ~ 300oC의 반응온도에서 88% 이상의 일산화탄소 및 질소산화물의 전환율을 나타내었다. 반면 로듐만 첨가된 비교제조예 1은 275 ~ 300oC에서 100%의 일산화탄소 전환율을 나타내었지만, 그 아래의 온도에서는 80%이하의 전환율을 나타내었고, 전반적으로 60%이하의 질소산화물 전환율을 나타내었다. 또한 란탄만 첨가된 비교제조예 2는 전반적인 효율이 50% 이하로 저조하였다. 따라서 본 발명에 따라 감마 알루미나에 로듐 및 란탄이 모두 담지될 때 최적의 촉매를 제조할 수 있다. Referring to FIG. 1, in Preparation Example 1 in which both rhodium and lanthanum were supported, the conversion rate of carbon monoxide and nitrogen oxides was greater than or equal to 88% at a reaction temperature of 210 to 300 o C. On the other hand, Comparative Preparation Example 1 to which only rhodium was added exhibited a carbon monoxide conversion rate of 100% at 275 to 300 o C, but at a temperature below that, it showed a conversion rate of 80% or less, and an overall nitrogen oxide conversion rate of 60% or less. I got it. In addition, Comparative Preparation Example 2 in which only lanthanum was added had an overall efficiency of 50% or less. Therefore, according to the present invention, when both rhodium and lanthanum are supported on gamma alumina, an optimal catalyst can be prepared.

실시예 2Example 2

제조예 1에 따라 제조된 촉매에 있어 다양한 시료 A~E에 따른 감마 알루미나를 이용하여 제조된 로듐-란탄/알루미나의 비표면적(specific surface area), 격자크기(crystallite size) 및 평균기공크기(average pore diameter)를 아래의 [표 3]에 나타내었으며, 로듐-란탄/알루미나의 물리화학적 특성과 제거 성능과의 상관성을 나타내었다.In the catalyst prepared according to Preparation Example 1, the specific surface area, crystallite size, and average pore size of rhodium-lanthanum/alumina prepared using gamma alumina according to various samples A to E pore diameter) is shown in Table 3 below, and the correlation between the physicochemical properties and removal performance of rhodium-lanthanum/alumina is shown.

구분division AA BB CC DD EE BET (m2/g)BET (m 2 /g) 184.99184.99 148.82148.82 125.01125.01 87.3287.32 112.42112.42 Crystallite size (ÅA)Crystallite size (ÅA) 8.598.59 10.1210.12 5.715.71 16.8716.87 7.367.36 Average pore diameter (nm)Average pore diameter (nm) 11.5111.51 12.1412.14 6.446.44 14.8114.81 8.108.10 210oC에서의 일산화탄소 제거율 (%)Carbon monoxide removal rate at 210 o C (%) 100.00100.00 94.5194.51 41.2541.25 30.4730.47 60.2960.29 210oC에서의 질소산화물 제거율 (%)Nitrogen oxide removal rate at 210 o C (%) 88.0088.00 81.5781.57 10.2410.24 37.9337.93 62.5062.50

[표 3]로부터 로듐-란탄/알루미나 촉매의 제조에 적용되는 알루미나는 기본적으로 148.82 m2/g 이상의 비표면적을 가져야 하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 격자크기는 8.59 ~ 10.12 ÅA 범위에 있어야 하며, 평균기공크기는 11.51 ~ 12.14 nm 범위에 있어야만 일산화탄소 및 질소산화물 제거 반응에 바람직한 것을 알 수 있다.From [Table 3], it can be seen that alumina applied to the production of a rhodium-lanthanum/alumina catalyst should basically have a specific surface area of 148.82 m 2 /g or more. In addition, the lattice size should be in the range of 8.59 ~ 10.12 ÅA, and the average pore size should be in the range of 11.51 ~ 12.14 nm, it can be seen that it is preferable for the carbon monoxide and nitrogen oxide removal reaction.

실시예 3Example 3

본 발명 촉매에서 란탄의 담지 시점에 따라 일산화탄소 및 질소산화물 제거율을 평가하기 위해 일산화탄소를 환원제로 사용하여 질소산화물을 제거하는 실험을 수행하였으며, 란탄의 담지 시점에 따라 상기 제조예 1, 비교제조예 5 및 비교제조예 6를 비교하여 일산화탄소 및 질소산화물 제거율을 도 2a 및 도 2b에 나타내었다. 실험은 실시예 1과 동일하게 하였다.In order to evaluate the removal rate of carbon monoxide and nitrogen oxides according to the time of carrying lanthanum in the catalyst of the present invention, an experiment was performed to remove nitrogen oxides using carbon monoxide as a reducing agent. And Comparative Preparation Example 6 is compared, and the removal rates of carbon monoxide and nitrogen oxides are shown in FIGS. 2A and 2B. The experiment was the same as in Example 1.

도 2를 참조하면, 감마 알루미나에 로듐 및 란탄이 동시에 담지하여 제조된 제조예 1 촉매에서 가장 우수한 일산화탄소 및 질소산화물 제거율을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 감마 알루미나에 로듐 및 란탄이 동시에 담지할 때 최적의 촉매를 제조할 수 있다. Referring to FIG. 2, the best carbon monoxide and nitrogen oxide removal rates can be confirmed in the catalyst prepared in Preparation Example 1 prepared by simultaneously supporting rhodium and lanthanum on gamma alumina. Therefore, according to the present invention, an optimal catalyst can be prepared when rhodium and lanthanum are simultaneously supported on gamma alumina.

실시예 4Example 4

본 발명 촉매에서 로듐 및 란탄의 함량에 따라 일산화탄소 및 질소산화물 제거율을 평가하기 위해 일산화탄소를 환원제로 사용하여 질소산화물을 제거하는 실험을 수행하였다. 로듐의 함량에 따라 상기 제조예 1, 제조예 2, 제조예 3, 제조예 4, 제조예 5 및 상기 비교제조예 3을 비교하여 일산화탄소 및 질소산화물 제거율을 [표 4]에 나타내었고, 란탄 함량에 따라 상기 제조예 1, 제조예 5, 제조예 6 및 상기 비교제조예 4를 비교하여 일산화탄소 및 질소산화물 제거율을 [표 5]에 나타내었다. 실험은 실시예 1과 동일하게 하였다.In order to evaluate the removal rate of carbon monoxide and nitrogen oxides according to the content of rhodium and lanthanum in the catalyst of the present invention, an experiment was performed to remove nitrogen oxides using carbon monoxide as a reducing agent. According to the content of rhodium, the carbon monoxide and nitrogen oxide removal rates were shown in [Table 4] by comparing Preparation Example 1, Preparation 2, Preparation 3, Preparation 4, Preparation 5 and Comparative Preparation Example 3, and lanthanum content According to the comparison of Preparation Example 1, Preparation Example 5, Preparation Example 6 and Comparative Preparation Example 4, the carbon monoxide and nitrogen oxide removal rates are shown in [Table 5]. The experiment was the same as in Example 1.

알루미나 담체에 0.1 중량부 이상의 로듐이 담지되고, 1.0 중량부 이상의 란탄이 담지될 때 일산화탄소 및 질소산화물의 분해능을 나타내었다. 로듐은 귀금속계열의 활성금속으로써, 촉매활성을 달성할 수 있는 한 비용측면에서 최소한으로 하는 것이 바람직하므로 5.0 중량부로 담지될 때, 일산화탄소 및 질소산화물 분해능이 80% 이상으로 나타나지만, 비용측면에서 바람직하지 못하다. 또한 란탄함량이 3.0 중량부에서 5.0 중량부로 증가될 때 일산화탄소의 분해능은 일부 증진되었지만 질소산화물의 분해능은 일부 감소함으로 바람직하지 못하다. 예컨대, 로듐 또는 란탄함량에 따라 210 ~ 300oC에서 80% 이상의 분해능을 나타내기 위해서는 알루미나 담체에 로듐 0.1 ~ 3.0 중량부, 란탄 1.0 ~ 3.0 중량부로 담지될 때 바람직함을 확인할 수 있다.When 0.1 parts by weight or more of rhodium was supported on the alumina carrier and 1.0 parts by weight or more of lanthanum was supported, the decomposition power of carbon monoxide and nitrogen oxides was exhibited. Rhodium is a precious metal-based active metal, and it is preferable to minimize it in terms of cost as long as it can achieve catalytic activity, so when it is supported in 5.0 parts by weight, the decomposition capacity of carbon monoxide and nitrogen oxides appears to be 80% or more, but it is not preferable in terms of cost. Can not do it. In addition, when the lanthanum content is increased from 3.0 parts by weight to 5.0 parts by weight, the decomposition capacity of carbon monoxide is partially improved, but the decomposition capacity of nitrogen oxides is partially reduced, which is not preferable. For example, in order to exhibit 80% or more resolution at 210 to 300 o C depending on the content of rhodium or lanthanum, it can be seen that it is preferable when supported by 0.1 to 3.0 parts by weight of rhodium and 1.0 to 3.0 parts by weight of lanthanum on an alumina support.

반응
온도
(℃)
reaction
Temperature
(℃)
일산화탄소 제거율(%)Carbon monoxide removal rate (%) 질소산화물 제거율(%)Nitrogen oxide removal rate (%)
제조예 1Manufacturing Example 1 제조예
2
Manufacturing example
2
제조예
3
Manufacturing example
3
제조예
4
Manufacturing example
4
제조예
5
Manufacturing example
5
비교제조예
3
Comparative Production Example
3
제조예
1
Manufacturing example
One
제조예
2
Manufacturing example
2
제조예
3
Manufacturing example
3
제조예
4
Manufacturing example
4
제조예
5
Manufacturing example
5
비교제조예
3
Comparative Production Example
3
300300 100100 100100 100100 100100 100100 100100 96.8396.83 9797 9999 100100 100100 84.5484.54 275275 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 91.4091.40 250250 100100 100100 100100 100100 100100 94.5194.51 100100 100100 100100 100100 100100 83.6783.67 225225 100100 100100 100100 100100 100100 76.9976.99 9191 100100 100100 100100 100100 65.9865.98 210210 100100 100100 100100 100100 100100 44.1244.12 8888 100100 100100 100100 100100 31.6931.69 200200 2626 36.5136.51 48.5148.51 7474 7979 11.5911.59 12.7012.70 2424 3737 6464 6565 6767

반응온도(℃)Reaction temperature(℃) 일산화탄소 제거율(%)Carbon monoxide removal rate (%) 질소산화물 제거율(%)Nitrogen oxide removal rate (%) 제조예
1
Manufacturing example
One
제조예
5
Manufacturing example
5
제조예
6
Manufacturing example
6
비교제조예
4
Comparative Production Example
4
제조예
1
Manufacturing example
One
제조예
5
Manufacturing example
5
제조예
6
Manufacturing example
6
비교제조예
4
Comparative Production Example
4
300300 100100 100100 100100 100100 96.8396.83 87.5587.55 91.5891.58 61.7761.77 275275 100100 100100 100100 94.8394.83 100100 96.5596.55 100100 76.2176.21 250250 100100 100100 100100 9191 100100 94.5194.51 100100 69.5169.51 225225 100100 100100 100100 8888 9191 81.5881.58 100100 51.2751.27 210210 100100 88.5288.52 100100 48.5148.51 8888 81.5881.58 82.1282.12 31.631.6 200200 2626 7.897.89 3131 00 12.7012.70 6.586.58 12.5812.58 00

실시예 5Example 5

본 발명 촉매의 반응특성을 확인하기 위하여 FT-IR을 이용한 DRIFT 분석을 수행하였으며, 상기 제조예 1 및 비교제조예 1을 비교하여 도 3a 및 도 3b에 나타내었다.In order to confirm the reaction characteristics of the catalyst of the present invention, DRIFT analysis was performed using FT-IR, and the comparison between Preparation Example 1 and Comparative Preparation Example 1 is shown in FIGS. 3A and 3B.

구체적으로, DRIFT 분석을 수행하기 위해 FT-IR 660 Plus(JASCO)를 사용하였다. Solid의 reflectance 분석을 위해 DR(Diffuse Reflectance) 400 acessory를 사용하였으며 DR 측정을 위한 plate로 KBr window를 사용하여 spectra를 수집하였다. 100 μm 이하로 분쇄된 촉매 0.3g을 DR에 충진하고 난 후, 촉매 표면의 수분 및 불순물 제거 및 활성화를 위하여 공기분위기에서 300℃까지 10℃/min으로 승온한 후 30분간 유지하고 250℃로 하온한 후 일산화탄소 1,000ppm을 1시간 동안 흡착하였다. 이후 일산화질소 1,000 ppm을 1시간 동안 흡착하면서 촉매 표면반응의 과정을 확인한 후 공기분위기에서 1시간 동안 촉매표면에 남아있는 흡착종들의 탈착을 확인하였다.Specifically, FT-IR 660 Plus (JASCO) was used to perform DRIFT analysis. For the reflectance analysis of the solid, a Diffuse Reflectance (DR) 400 acessory was used, and a spectra was collected using a KBr window as a plate for DR measurement. After filling the DR with 0.3g of the catalyst pulverized to 100 μm or less, the temperature was raised to 300℃ at 10℃/min in an air atmosphere for removal and activation of moisture and impurities on the catalyst surface, and then maintained for 30 minutes and lowered to 250℃. After that, 1,000 ppm of carbon monoxide was adsorbed for 1 hour. After confirming the process of the catalyst surface reaction while adsorbing 1,000 ppm of nitrogen monoxide for 1 hour, desorption of adsorbed species remaining on the catalyst surface for 1 hour in an air atmosphere was confirmed.

도 3에 나타낸 DRIFT 분석을 살펴보면, 제조예 1 및 비교제조예 1의 촉매 표면에서 같은 반응기작을 확인할 수 있었다. 먼저, 환원제로 사용되는 일산화탄소를 1시간 동안 흡착시켰을 때, 촉매 표면의 로듐(Rh2+)에서 일산화탄소가 흡착되고 촉매내의 산소와 반응하여 이산화탄소로 전환됨에 따라 로듐 표면이 환원되고 환원된 로듐 (Rh0)에 일산화탄소가 흡착됨을 확인할 수 있다. 이후 반응물인 아산화질소를 1시간 동안 흡착시킬 때, 환원된 로듐 표면에서 일산화질소가 나이트로실 종(NO+)으로 전환 흡착됨을 확인할 수 있다. 이후 환원된 로듐 표면에 흡착되어 있는 일산화탄소와 아산화질소의 전환흡착종인 나이트로실 종이 반응함으로써 흡착종이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 마지막으로 환원된 로듐 표면에 흡착된 일산화탄소들이 반응하여 모두 탈착되었을 때, 로듐 표면은 다시 산화되고 계속해서 주입되는 일산화질소는 최종적으로 나이트레이트(NO3 -) 종으로 전환흡착됨을 확인하였다. 따라서, 일산화탄소 및 질소산화물이 촉매 표면에서 반응할 때 환원된 로듐에서 반응이 진행됨을 확인할 수 있으며, 일산화질소는 반응에 참여하기 위하여 나이트로 실 종으로 전환흡착이 되어야 함을 확인할 수 있다.Looking at the DRIFT analysis shown in FIG. 3, it was possible to confirm the same reactive action on the catalyst surfaces of Preparation Example 1 and Comparative Preparation Example 1. First, when carbon monoxide, which is used as a reducing agent, is adsorbed for 1 hour , carbon monoxide is adsorbed from rhodium (Rh 2+ ) on the surface of the catalyst and reacts with oxygen in the catalyst to convert it into carbon dioxide, so that the rhodium surface is reduced and the reduced rhodium (Rh It can be seen that carbon monoxide is adsorbed to 0 ). After that, when the reactant nitrous oxide is adsorbed for 1 hour, it can be seen that nitrogen monoxide is converted and adsorbed to nitrosyl species (NO +) on the reduced rhodium surface. After that, it can be seen that the adsorbed species are reduced by reacting the nitrosyl species, which is a convertible adsorbed species of carbon monoxide and nitrous oxide, adsorbed on the reduced rhodium surface. Finally, when all the carbon monoxide adsorbed on the reduced rhodium surface reacted and desorbed, it was confirmed that the rhodium surface was oxidized again and the nitrogen monoxide continuously injected was finally converted into nitrate (NO 3 −) species. Therefore, it can be confirmed that the reaction proceeds in the reduced rhodium when carbon monoxide and nitrogen oxide react on the surface of the catalyst, and it can be confirmed that nitrogen monoxide must be converted and adsorbed into nitro disappearance in order to participate in the reaction.

이 경우, 제조예 1은 환원된 로듐에서의 일산화탄소와 질소산화물의 반응속도가 더욱더 증가됨을 확인하였다. 또한, 상기 실시예 4에서 언급한 것처럼 제조예 1의 촉매는 환원능력이 매우 우수하기 때문에 일산화탄소가 흡착될 때 환원된 로듐 표면을 더 형성할 수 있으므로 반응활성 및 반응속도가 증가된 것이라고 판단된다.In this case, Preparation Example 1 confirmed that the reaction rate of carbon monoxide and nitrogen oxide in the reduced rhodium was further increased. In addition, as mentioned in Example 4, since the catalyst of Preparation Example 1 is very excellent in reducing ability, it is judged that the reaction activity and reaction rate are increased because it can further form a reduced rhodium surface when carbon monoxide is adsorbed.

실시예 6Example 6

상기 실시예 5에서 확인할 수 있는 것처럼 촉매에서의 일산화탄소 및 질소산화물이 반응하기 위해서는 환원된 로듐이 형성되어야 한다. 따라서 본 발명에서는 로듐이 담지되지 않은 비교제조예 2를 제외한 제조예와 비교제조예에 따른 촉매들의 환원된 로듐의 비율을 확인하고자 XPS 분석을 실시하였으며, 각각의 제조예 및 실시예별로 란탄의 담지유무, 로듐 함량, 란탄 함량, 로듐 및 란탄의 담지 위치에 따른 환원된 로듐 비율(Rh0/Rhtotal)에 대한 값을 표 6으로 나타내었으며, 각각의 제조예 및 실시예별 일산화탄소 및 질소산화물의 제거율을 도 4에 표시함으로써 상기한 환원된 로듐 비율(Rh0/Rhtotal)과 210oC에서의 반응활성 간 상관관계를 나타내었다. 환원된 로듐의 비율을 확인하기 위한 방법으로써 상기 실시예 5의 일산화탄소 선흡착반응과 동일하게 산소가 포함되지 않은 일산화탄소 1,000ppm을 질소에 같이 1시간동안 주입하면서 촉매 내의 산소만을 이용하여 반응시켰다. 도 4를 참고하면, 일산화탄소 및 질소산화물의 분해능이 80% 이상으로 나타나기 위해서는 환원된 로듐 비율(Rh0/Rhtotal)이 35% 이상으로 존재해야 바람직한 촉매 제조방법인 것을 확인하였다.As can be seen in Example 5, in order for carbon monoxide and nitrogen oxides in the catalyst to react, reduced rhodium must be formed. Therefore, in the present invention, XPS analysis was performed to confirm the ratio of the reduced rhodium of the catalysts according to Preparation Example 2 and Comparative Preparation Example excluding Comparative Preparation Example 2 in which rhodium was not supported, and lanthanum was supported for each Preparation Example and Example. Table 6 shows the values for the reduced rhodium ratio (Rh 0 /Rh total ) according to the presence or absence, rhodium content, lanthanum content, and supporting positions of rhodium and lanthanum. 4 shows the correlation between the reduced rhodium ratio (Rh 0 /Rh total ) and the reaction activity at 210 o C. As a method for checking the proportion of reduced rhodium, in the same manner as in the carbon monoxide pre-adsorption reaction of Example 5, 1,000 ppm of carbon monoxide containing no oxygen was injected into nitrogen for 1 hour, and the reaction was performed using only oxygen in the catalyst. Referring to FIG. 4, it was confirmed that the reduced rhodium ratio (Rh 0 /Rh total ) must be present at 35% or more in order for the resolution of carbon monoxide and nitrogen oxides to be 80% or more.

촉매catalyst 환원된 로듐 비율(Rh0/Rhtotal)Reduced Rhodium Ratio (Rh 0 /Rh total ) 제조예 1Manufacturing Example 1 42.3342.33 제조예 2Manufacturing Example 2 48.5448.54 제조예 3Manufacturing Example 3 51.2451.24 제조예 4Manufacturing Example 4 59.1159.11 제조예 5Manufacturing Example 5 62.5162.51 제조예 6Manufacturing Example 6 37.5137.51 제조예 7Manufacturing Example 7 43.7843.78 비교제조예 1Comparative Production Example 1 14.8414.84 비교제조예 3Comparative Production Example 3 28.5228.52 비교제조예 4Comparative Production Example 4 29.3429.34 비교제조예 5Comparative Production Example 5 28.6928.69 비교제조예 6Comparative Production Example 6 19.1419.14 비교제조예 7Comparative Production Example 7 29.9929.99

Claims (12)

일산화탄소를 환원제로 하여 질소산화물을 제거하는 데 이용되는 질소산화물 제거용 촉매로서, 알루미나 담체 100 중량부에 대해 로듐 0.1 ~ 3.0 중량부 및 란탄 1.0 ~ 3.0 중량부를 포함하여 구성되는 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매.
As a catalyst for removing nitrogen oxides used to remove nitrogen oxides using carbon monoxide as a reducing agent, rhodium for nitrogen oxide removal comprising 0.1 to 3.0 parts by weight of rhodium and 1.0 to 3.0 parts by weight of lanthanum based on 100 parts by weight of an alumina carrier- Lanthanum/alumina catalyst.
제1항에 있어서, 상기 로듐 표면은 환원된 상태에서 일산화탄소와 질소산화물을 반응시키는 것을 특징으로 하는 로듐-란탄/알루미나 촉매.
The rhodium-lanthanum/alumina catalyst according to claim 1, wherein the rhodium surface reacts with carbon monoxide and nitrogen oxides in a reduced state.
제2항에 있어서, 상기 질소산화물은 상기 환원된 로듐 표면에서 나이트로실 종으로 흡착된 후 일산화탄소와 반응하는 것을 특징으로 하는 로듐-란탄/알루미나 촉매.
The rhodium-lanthanum/alumina catalyst according to claim 2, wherein the nitrogen oxide reacts with carbon monoxide after being adsorbed as nitrosyl species on the reduced rhodium surface.
제3항에 있어서, 일산화탄소 선반응 시, 환원된 로듐 비율(Rh0/Rhtotal)이 35% 이상 유지되는 것을 특징으로 하는 로듐-란탄/알루미나 촉매.
The rhodium-lanthanum/alumina catalyst according to claim 3, wherein the reduced rhodium ratio (Rh 0 /Rh total ) is maintained at 35% or more during the carbon monoxide pre-reaction.
제1항에 있어서, 상기 촉매의 비표면적은 148.82 ~ 184.99m2/g, 격자크기는 8.59 ~ 10.12 ÅA, 평균기공크기는 11.51 ~ 12.14 nm인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매.
The method of claim 1, wherein the catalyst has a specific surface area of 148.82 to 184.99 m 2 /g, a lattice size of 8.59 to 10.12 ÅA, and an average pore size of 11.51 to 12.14 nm. catalyst.
알루미나 담체 100 중량부에 대해 로듐 0.1 ~ 3.0 중량부 및 란탄 1.0 ~ 3.0 중량부를 정량하여 동시에 담지한 후, 건조 및 소성하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.
Rhodium-lanthanum/alumina catalyst for removing nitrogen oxide, characterized in that 0.1 to 3.0 parts by weight of rhodium and 1.0 to 3.0 parts by weight of lanthanum are quantified and supported at the same time, followed by drying and firing, based on 100 parts by weight of the alumina support.
제6항에 있어서, 상기 알루미나 담체는 감마 알루미나(γ-Al2O3)인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.
The method of claim 6, wherein the alumina carrier is gamma alumina (γ-Al 2 O 3 ).
제6항에 있어서, 상기 로듐 전구체는 수산화로듐(Rh(OH)2 인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.
The method of claim 6, wherein the rhodium precursor is rhodium hydroxide (Rh(OH) 2 ).
제6항에 있어서, 상기 란탄 전구체는 란탄 나이트레이트 하이드레이트(LaN3O9)인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.
The method of claim 6, wherein the lanthanum precursor is lanthanum nitrate hydrate (LaN 3 O 9 ).
제6항에 있어서, 상기 알루미나 담체에 로듐 전구체 및 란탄 전구체를 소성하는 과정은 400℃ 온도로 4시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 로듐-란탄/알루미나 촉매 제조방법.
[7] The method of claim 6, wherein the firing of the rhodium precursor and the lanthanum precursor on the alumina support is performed at a temperature of 400° C. for 4 hours.
일산화탄소 및 질소산화물이 혼합된 배가스를 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 촉매에 접촉시켜 질소산화물을 제거하는 방법.
A method for removing nitrogen oxides by contacting the exhaust gas in which carbon monoxide and nitrogen oxides are mixed with the catalyst according to any one of claims 1 to 5.
제11항에 있어서, 상기 배가스를 촉매에 접촉시키는 과정은 산소 및 수분 존재 하에 이루어지는 것을 특징으로 하는 질소산화물을 제거하는 방법.The method of claim 11, wherein the step of contacting the exhaust gas with the catalyst is performed in the presence of oxygen and moisture.
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KR20190050345A (en) * 2017-11-03 2019-05-13 한국화학연구원 Ir-based deNOx catalyst and its preparation method

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