KR20220023531A - 다공성 지지체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20220023531A
KR20220023531A KR1020200105377A KR20200105377A KR20220023531A KR 20220023531 A KR20220023531 A KR 20220023531A KR 1020200105377 A KR1020200105377 A KR 1020200105377A KR 20200105377 A KR20200105377 A KR 20200105377A KR 20220023531 A KR20220023531 A KR 20220023531A
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이호림
전자규
이창희
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 출원의 일 실시상태에 따른 다공성 지지체는, 알루미나를 포함하고, 상기 다공성 지지체 내에 분포되는 기공의 평균 기공크기는 80㎛ 이상이며, 기공부피는 0.2 ml/g 이상이다.

Description

다공성 지지체 및 이의 제조방법{POROUS SUPPORT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 출원은 다공성 지지체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
촉매를 안정적으로 담지하기 위해서는 기계적 강도가 높으면서도 다공성인 이너트 지지체가 필요하다. 특히, 입자가 크거나 고점도 슬러리 타입의 촉매 지지를 위해서는 거대기공이 다량 포함되어 있는 다공성 지지체가 필요하다.
수십 ㎛ 이상의 거대기공을 다량 가지면서도 기계적 강도가 높은 다공성 지지체를 만들기 위해서는, 수십~수백 ㎛ 정도의 조대입자와 함께 기공형성제를 이용하면서도 미세기공은 최소화하여야 한다. 그러나, 기공형성제와 조대입자를 사용하는 경우에는 입자들간 결합력이 약해서 원하는 모양으로 성형이 어렵고, 소결 후 기계적 강도가 좋지 못한 문제가 있다.
따라서, 당 기술분야에서는 거대기공이 다량 존재하면서도 기계적 강도가 우수한 다공성 지지체를 제조하는 방법에 대한 연구가 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제2000-0039561호
본 출원은 거대기공이 다량 존재하면서도 기계적 강도가 우수한 다공성 지지체 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
알루미나를 포함하는 다공성 지지체이고,
상기 다공성 지지체 내에 분포되는 기공의 평균 기공크기는 80㎛ 이상이며, 기공부피는 0.2 ml/g 이상이고,
상기 다공성 지지체의 전체 기공부피를 기준으로, 기공크기가 50㎛ 이상인 기공이 차지하는 기공부피의 비율은 85% 이상인 것인 다공성 지지체를 제공한다.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,
알루미나, 무기 바인더 및 소결조제를 포함하는 조성물을 이용하고, 성형공정 및 건조공정을 수행하여 다공성 지지체를 제조하는 단계; 및
상기 다공성 지지체를 소결하는 단계를 포함하고,
상기 조성물 총중량을 기준으로, 상기 알루미나는 평균직경이 200㎛ 이상인 알루미나 분말 30 중량% 이하, 평균직경이 75㎛ 이상 200㎛ 미만인 알루미나 분말 30 중량% 이상, 및 평균직경이 75㎛ 미만인 알루미나 분말 5 중량% 내지 18 중량%를 포함하는 것인 다공성 지지체의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따르면, 기공도가 높고 거대기공이 다량 존재하면서도 기계적 강도가 우수한 다공성 지지체를 제공할 수 있다.
따라서, 본 출원의 일 실시상태에 따른 다공성 지지체는 다양한 반응공정에 적용되는 촉매를 담지시킬 수 있는 지지체로서 적용될 수 있다.
도 1은 본 출원의 실시예 1에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 실시예 2에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 비교예 1에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이다.
도 4는 본 출원의 비교예 2에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이다.
도 5는 본 출원의 비교예 4에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
산화물 기반의 촉매 담지용 지지체는 배기가스 정화, 수처리, 석유화학 공정 등 다양한 분야에 사용되고 있다. 특히, 알루미나를 주 원료로 이용하는 경우에는, 가격이 저렴하면서도 화학적 반응성이 낮아서 고온에서도 안정적이며 기계적 강도가 우수하여, 다양한 용도의 촉매 담지용 지지체가 공지되어 왔다.
촉매 담지용 다공성 지지체 내에 미세기공이 많고 거대기공이 적은 경우에는, 전체 기공도와 비표면적이 향상되는 효과가 있지만 촉매의 입자가 크거나 점도가 높은 촉매를 코팅하기 어렵기 때문에, 거대기공이 많은 다공성 지지체의 개발이 필요한 상황이다.
다공성 지지체 내의 거대기공은 극성 또는 비극성 용매의 증발을 이용하거나 조대 원료입자 내 기공형성제의 연소를 이용하여 제조할 수 있다. 상기 극성 또는 비극성 용매의 증발을 이용하는 경우에는 거대기공의 크기를 정밀하게 제어할 수 있지만, 자기조립이 가능한 고분자를 이용해 에멀젼 액적을 만들어야 하기 때문에 공정이 복잡하고 생산비용이 높아지는 문제가 있다. 또한, 상기 조대 원료입자 내 기공형성제의 연소를 이용하는 경우에는, 공정이 간단하지만 다량의 거대기공을 만들기 위하여 기공형성제를 많이 첨가하게 되면 비표면적이 낮은 조대 입자들간의 낮은 결합력으로 인해 성형이 어려워질 수 있다. 즉, 지지체 성형을 위한 기공형성제의 함량에 상한이 있어서, 다공성 지지체의 전체 기공도를 일정 수준 이상 높이기 어렵다는 문제가 있다.
본 출원에서는 다공성 지지체의 제조에 사용되는 원료, 무기 바인더, 소결조제 및 기공형성제 중 서로 다른 입도분포를 가지는 알루미나 원료의 함량을 조절함으로써, 기공형성제로 인한 기공 이외에 입자들 사이의 공극으로 기공형성을 유도하였다. 그 결과, 기공도가 높고 거대기공이 다량 존재하면서도 기계적 강도가 우수한 다공성 지지체 및 이의 제조방법에 대한 발명을 완성하였다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 다공성 지지체는, 알루미나를 포함하고, 상기 다공성 지지체 내에 분포되는 기공의 평균 기공크기는 80㎛ 이상이며, 기공부피는 0.2 ml/g 이상이고, 상기 다공성 지지체의 전체 기공부피를 기준으로, 기공크기가 50㎛ 이상인 기공이 차지하는 기공부피의 비율은 85% 이상이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성 지지체 내에 분포되는 기공의 평균 기공크기는 80㎛ 이상일 수 있고, 90㎛ 이상일 수 있으며, 100㎛ 이상일 수 있고, 200㎛ 이하일 수 있다. 상기 평균 기공크기는 다공성 지지체의 기공부피를 기준으로 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 평균 기공크기는 수은 기공계를 이용하여 0.2 psia에서 33,000 psia까지 압력을 가하고, 압력에 따라 시료에 압입되는 수은의 부피를 올림순으로 나열하였을 때, 그 중간값에 대응되는 기공크기를 의미한다.
상기 다공성 지지체 내에 분포되는 기공의 평균 기공크기가 80㎛ 미만인 경우에는 고점도의 촉매가 담지되기 어려울 수 있고, 200㎛를 초과하는 경우에는 지지체의 비표면적이 지나치게 낮아져서 촉매 담지량이 감소할 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성 지지체의 기공부피는 0.2 ml/g 이상일 수 있고, 0.22 ml/g 이상일 수 있으며, 0.3 ml/g 이하일 수 있다. 상기 다공성 지지체의 기공부피는 다공성 지지체의 기공에 수은 압입시 들어간 총 수은의 부피로 계산할 수 있다. 상기 다공성 지지체의 기공부피가 0.2 ml/g 미만인 경우에는 지지체 내의 촉매 담지량이 감소할 수 있고, 0.3 ml/g 초과인 경우에는 지지체의 기계적 강도가 낮아져서 바람직하지 않다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성 지지체의 전체 기공부피를 기준으로, 기공크기가 50㎛ 이상인 기공이 차지하는 기공부피의 비율은 85% 이상일 수 있고, 88% 이상일 수 있으며, 90% 이상일 수 있고, 99% 이하일 수 있다. 또한, 상기 다공성 지지체의 전체 기공부피를 기준으로, 기공크기가 10㎛ 이하인 기공이 차지하는 기공부피의 비율은 5% 이하일 수 있고, 3% 이하일 수 있으며, 2% 이하일 수 있고, 0.1% 이상일 수 있다. 상기 다공성 지지체의 전체 기공부피를 기준으로, 기공크기가 50㎛ 이상인 기공이 차지하는 기공부피의 비율이 85% 미만이거나, 기공크기가 10㎛ 이하인 기공이 차지하는 기공부피의 비율이 5% 초과인 경우에는 미세기공에 의하여 지지체의 기계적 강도가 낮아질 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성 지지체의 기공도는 35% 이상일 수 있고, 40% 이상일 수 있으며, 60% 이하일 수 있다. 상기 기공도는 다공성 지지체의 전체 부피 중에서 기공이 차지하는 부피의 비율로서, 상기 다공성 지지체의 기공도가 35% 미만인 경우에는 다공성 지지체 내부의 전체 기공부피가 작아지므로 촉매의 전체 담지량이 작아질 수 있고, 60%를 초과하는 경우에는 다공성 지지체의 기계적 강도가 매우 낮아지므로 바람직하지 않다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성 지지체의 압축강도는 100 kgf/cm2 이상일 수 있고, 120 kgf/cm2 이상일 수 있다. 상기 다공성 지지체의 압축강도가 100 kgf/cm2 미만인 경우에는 촉매의 코팅 및 코팅된 촉매의 이송과정에서 기계적 충격에 의해 촉매 또는 지지체가 마모되는 문제가 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 다공성 지지체의 제조방법은, 알루미나, 무기 바인더 및 소결조제를 포함하는 조성물을 이용하고, 성형공정 및 건조공정을 수행하여 다공성 지지체를 제조하는 단계; 및 상기 다공성 지지체를 소결하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 조성물 총중량을 기준으로, 상기 알루미나는 평균직경이 200㎛ 이상인 알루미나 분말 30 중량% 이하, 평균직경이 75㎛ 이상 200㎛ 미만인 알루미나 분말 30 중량% 이상, 및 평균직경이 75㎛ 미만인 알루미나 분말 5 중량% 내지 18 중량%를 포함한다.
본 발명자들은 서로 다른 크기의 원료 입자 함량 비율을 조절함으로써, 기공도가 높고 거대기공이 다량 존재하면서도 기계적 강도가 우수한 다공성 지지체를 제조할 수 있음을 밝혀내었다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 알루미나, 무기 바인더 및 소결조제를 포함하는 조성물에서, 상기 알루미나는 평균직경이 200㎛ 이상인 알루미나 분말, 평균직경이 75㎛ 이상 200㎛ 미만인 알루미나 분말, 및 평균직경이 75㎛ 미만인 알루미나 분말을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 알루미나, 무기 바인더 및 소결조제를 포함하는 조성물 총중량을 기준으로, 상기 알루미나는 평균직경이 200㎛ 이상인 알루미나 분말의 함량은 30 중량% 이하일 수 있고, 0 이상일 수 있다. 또한, 상기 알루미나, 무기 바인더 및 소결조제를 포함하는 조성물 총중량을 기준으로, 평균직경이 75㎛ 이상 200㎛ 미만인 알루미나 분말의 함량은 30 중량% 이상일 수 있고, 75 중량% 이하일 수 있다. 또한, 상기 알루미나, 무기 바인더 및 소결조제를 포함하는 조성물 총중량을 기준으로, 평균직경이 75㎛ 미만인 알루미나 분말의 함량은 5 중량% 내지 18 중량%일 수 있고, 10 중량% 내지 18 중량%일 수 있다.
상기 알루미나, 무기 바인더 및 소결조제를 포함하는 조성물 총중량을 기준으로, 상기 알루미나가 평균직경이 200㎛ 이상인 알루미나 분말 30 중량% 이하, 평균직경이 75㎛ 이상 200㎛ 미만인 알루미나 분말 30 중량% 이상, 및 평균직경이 75㎛ 미만인 알루미나 분말 5 중량% 내지 18 중량%를 포함하는 경우에, 거대기공이 다량 포함되어 있으면서도 기계적 강도가 우수한 다공성 지지체를 제조할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태와 같이, 상기 알루미나가 평균직경이 200㎛ 이상인 알루미나 분말을 30 중량% 이하로 포함하고, 평균직경이 75㎛ 이상 200㎛ 미만인 알루미나 분말을 30 중량% 이상으로 포함하는 경우에는, 입자들 사이에 적절한 공극이 형성되어 거대기공이 다량 존재하면서도 압축강도가 우수한 다공성 지지체를 제조할 수 있다. 그러나, 상기 알루미나가 평균직경이 200㎛ 이상인 알루미나 분말을 30 중량% 초과로 포함하거나, 평균직경이 75㎛ 이상 200㎛ 미만인 알루미나 분말을 30 중량% 미만으로 포함하는 경우에는, 상대적으로 다공성 지지체의 비표면적이 줄어들어 입자간 결합력이 약해져서 압축강도가 낮아질 수 있다.
또한, 상기 알루미나가 평균직경이 75㎛ 미만인 알루미나 분말을 5 중량% 미만으로 포함하는 경우에는 입자들 간의 결합력이 낮아져 유기 바인더를 첨가하여도 구형의 다공성 지지체의 성형이 어려운 문제가 있다. 또한, 상기 알루미나가 평균직경이 75㎛ 미만인 알루미나 분말을 18 중량% 초과로 포함하는 경우에는 200㎛ 이상의 큰 입자들 사이에 75㎛ 미만의 입자들이 삽입되어 전체 기공크기를 낮추며 미세기공부피 비율이 높아져서 압축강도가 낮아지는 문제가 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 무기 바인더는 SiO2를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 소결조제는 K2CO3, Na2CO3, MgO 등을 1종 이상 포함할 수 있다.
상기 무기 바인더 및 소결조제는 소결과정에서 입자들 사이의 연결성을 향상시켜서 소결 후 원래의 형태를 유지할 수 있게 하며 강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 무기 바인더 및 소결조제 중 어느 하나라도 없으면, 소결과정에서 형태가 무너지거나 강도가 지나치게 낮아져서, 소결 후 회수 과정에서 지지체가 마모되는 문제가 발생할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 조성물은 기공형성제 및 유기 바인더 중 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 기공형성제는 탈지 과정에서 연소되며 기공을 형성시키는 물질이며, 톱밥, 그라파이트 분말, 호두껍질 분말 등과 같이 600℃ 이하에서 잔류하지 않고 완전 연소되는 물질을 사용할 수 있다.
상기 유기 바인더는 구형의 성형체를 만들기 위해 적절한 결합력과 점도를 발생시키는 물질이며, 적은 양을 넣으면 결합력이 약하며 많은 양을 넣으면 점도가 낮아져 구형의 성형체를 만들 수 없다. 상기 유기 바인더는 당 기술분야에 알려진 재료를 이용할 수 있고, 예컨대 2-HEC 수용액을 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성 지지체를 소결하는 단계는 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 다공성 지지체를 소결하는 단계는 1,000℃ 내지 1,500℃의 온도에서 수행될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 출원을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 출원에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 출원을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예>
<실시예 1>
서로 다른 평균직경을 가지는 알파 알루미나(α-Al2O3) 분말과 SiO2 무기 바인더, 소결조제(K2CO3 : Na2CO3 : MgO = 3 : 2 : 2)를 원료물질로 준비하였다. 원료물질에 첨가제인 기공형성제(50 mesh 호두껍질분말), 유기 바인더(15 wt% 2-HEC 수용액)를 하기 표 1에 기재된 농도로 첨가한 후 균일하게 혼합하였다. 혼합된 알루미나 반죽(dough)을 제환기에 투입하여 지름 5mm의 구형 알루미나 성형체를 제조하였다. 제조한 구형 알루미나 지지체는 70℃에서 3시간 건조한 후 알루미나 도가니에 담아 소결로에 장입하였다. 분당 1℃의 승온속도로 500℃까지 가열하여 탈지한 후, 분당 10℃의 승온속도로 1,450℃까지 가열 후 3시간 유지하고 자연냉각시켜 소결된 다공성 알루미나 지지체를 제조하였다.
<실시예 2 ~ 3 및 비교예 1 ~ 5>
하기 표 1에 기재된 원료 함량비를 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 다공성 알루미나 지지체를 제조하였다.
[표 1]
Figure pat00001
알루미나 A: 평균직경이 200㎛ 이상인 알루미나 분말
알루미나 B: 평균직경이 75㎛ 이상 200㎛ 미만인 알루미나 분말
알루미나 C: 평균직경이 75㎛ 미만인 알루미나 분말
첨가제의 함량: 원료 혼합물의 총중량을 기준으로 한 것임
<실험예 1>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 다공성 지지체를 하기 도 1 내지 도 5에 나타내었다. 보다 구체적으로, 하기 도 1은 본 출원의 실시예 1에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이고, 하기 도 2는 본 출원의 실시예 2에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이다. 또한, 하기 도 3은 본 출원의 비교예 1에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이고, 하기 도 4는 본 출원의 비교예 2에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이며, 하기 도 5는 본 출원의 비교예 4에 따른 다공성 지지체를 나타낸 도이다.
하기 도 1 및 도 2와 같이, 실시예 1 및 2에 따른 다공성 지지체의 경우에는 지지체 내부에 거대기공이 다량 존재하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 하기 도 3 내지 도 5와 같이, 비교예 1, 2 및 4에 따른 다공성 지지체의 경우에는 지지체 내부에 거대기공이 일부 존재할 수 있으나 그 양이 미미하고, 거대기공이 아닌 미세 기공들이 대부분 존재하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 다공성 지지체의 기공도, 기공부피, 평균 기공크기, 거대기공부피 비율, 미세기공부피 비율 및 압축강도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
<평균 기공크기, 기공부피 및 기공도 평가>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 다공성 지지체에 대해 Micromeritics 사의 수은기공계(AutoPore V 9600)를 이용해 평균 기공크기, 기공부피 및 기공도 분석을 진행하였다. 샘플셀 내부에 알루미나 다공성 지지체 시료를 투입하고, 진공 상태에서 수은을 채운 후 0.02 psia에서 61,000psia까지 압력을 가해 수은을 기공에 압입시켰다. 압입되는 수은의 volume을 이용하여 시료 내 기공도 분석을 진행하였다. 여기서, 상기 평균 기공크기는 수은 기공계를 이용하여 0.2 psia에서 33,000 psia까지 압력을 가하고, 압력에 따라 시료에 압입되는 수은의 부피를 올림순으로 나열하였을 때, 그 중간값에 대응되는 기공크기를 의미한다.
<압축강도 평가>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 다공성 지지체에 대해 Shimadzu 사의 인장시험기(AGS-X)를 이용하여 압축강도를 측정하였다. 직경 100mm의 압반을 이용하여 분당 1mm의 속도로 샘플 로딩을 하였으며, 최대 강도 이전에 하중 직하율이 가장 큰 지점을 기준으로 압축강도를 계산하였다.
[표 2]
Figure pat00002
기공도: 다공성 지지체의 전체 부피 중 기공이 차지하는 부피
기공부피: 수은 압입 시 들어간 총 수은의 부피
평균 기공크기: 시료에 압입되는 수은의 부피를 올림순으로 나열하였을 때, 그 중간값에 대응되는 기공크기
거대기공부피 비율: 전체 기공부피 중 50㎛ 이상의 기공크기를 가지는 기공부피의 비율
미세기공부피 비율: 전체 기공부피 중 10㎛ 이하의 기공크기를 가지는 기공부피의 비율
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 기공도가 높고 거대기공이 다량 존재하면서도 기계적 강도가 우수한 다공성 지지체를 제공할 수 있다.
따라서, 본 출원의 일 실시상태에 따른 다공성 지지체는 다양한 반응공정에 적용되는 촉매를 담지시킬 수 있는 지지체로서 적용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 알루미나를 포함하는 다공성 지지체이고,
    상기 다공성 지지체 내에 분포되는 기공의 평균 기공크기는 80㎛ 이상이며, 기공부피는 0.2 ml/g 이상이고,
    상기 다공성 지지체의 전체 기공부피를 기준으로, 기공크기가 50㎛ 이상인 기공이 차지하는 기공부피의 비율은 85% 이상인 것인 다공성 지지체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 다공성 지지체의 기공도는 35% 이상인 것인 다공성 지지체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 다공성 지지체의 전체 기공부피를 기준으로, 기공크기가 10㎛ 이하인 기공이 차지하는 기공부피의 비율은 5% 이하인 것인 다공성 지지체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 다공성 지지체의 압축강도는 100 kgf/cm2 이상인 것인 다공성 지지체.
  5. 알루미나, 무기 바인더 및 소결조제를 포함하는 조성물을 이용하고, 성형공정 및 건조공정을 수행하여 다공성 지지체를 제조하는 단계; 및
    상기 다공성 지지체를 소결하는 단계를 포함하고,
    상기 조성물 총중량을 기준으로, 상기 알루미나는 평균직경이 200㎛ 이상인 알루미나 분말 30 중량% 이하, 평균직경이 75㎛ 이상 200㎛ 미만인 알루미나 분말 30 중량% 이상, 및 평균직경이 75㎛ 미만인 알루미나 분말 5 중량% 내지 18 중량%를 포함하는 것인 다공성 지지체의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 무기 바인더는 SiO2를 포함하는 것인 다공성 지지체의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 소결조제는 K2CO3, Na2CO3 및 MgO 중 1종 이상을 포함하는 것인 다공성 지지체의 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 조성물은 기공형성제 및 유기 바인더 중 1종 이상을 추가로 포함하는 것인 다공성 지지체의 제조방법.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 다공성 지지체를 소결하는 단계는 1,000℃ 내지 1,500℃의 온도에서 수행되는 것인 다공성 지지체의 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115974579A (zh) * 2022-12-19 2023-04-18 深圳市吉迩科技有限公司 陶瓷粉体、其制备方法及多孔陶瓷基体

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000039561A (ko) 1998-12-14 2000-07-05 김충섭 활성 알루미나 성형체의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000039561A (ko) 1998-12-14 2000-07-05 김충섭 활성 알루미나 성형체의 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115974579A (zh) * 2022-12-19 2023-04-18 深圳市吉迩科技有限公司 陶瓷粉体、其制备方法及多孔陶瓷基体
CN115974579B (zh) * 2022-12-19 2023-12-15 深圳市吉迩科技有限公司 陶瓷粉体、其制备方法及多孔陶瓷基体

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