KR20230103894A - Monoclinic ruthenium oxide catalyst and method of preparing ammonia from nitrate using the same - Google Patents

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허남회
양희정
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서강대학교산학협력단
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Abstract

본원은 루테늄 산화물 촉매 및 이를 이용하여 질산염으로부터 암모니아를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present application relates to a ruthenium oxide catalyst and a method for producing ammonia from nitrate using the same.

Description

단사정계 루테늄 산화물 촉매 및 이를 이용하는 질산염으로부터 암모니아 제조 방법{MONOCLINIC RUTHENIUM OXIDE CATALYST AND METHOD OF PREPARING AMMONIA FROM NITRATE USING THE SAME} Monoclinic ruthenium oxide catalyst and method for producing ammonia from nitrate using the same

본원은 단사정계 루테늄 산화물 촉매 및 이를 이용하여 질산염으로부터 암모니아를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present application relates to a monoclinic ruthenium oxide catalyst and a method for producing ammonia from nitrate using the same.

암모니아는 농약, 의약, 정밀화학, 폭약 등 질소를 함유한 화합물에 질소 공급원으로 사용되는 원천 소재이며, 반도체, 전자재료 세척 공정 또는 강판의 산세 공정 등에 널리 사용되는 질산을 제조하는데 필요한 원료이기도 하다. 현재, 암모니아는 1920년 대에 하버(Haber)와 보쉬(Bosch)가 개발한 공정에 기초하여 제조되고 있으며, 수소 및 질소를 철 기반 촉매 상에서 약 450℃ 및 20 MPa의 조건에서 반응시켜 수득된다. 하버-보쉬 공정은 고온 및 고압의 조건이 필요하기 때문에, 높은 운영 비용을 필요로 하는 에너지 집약적 공정이다. 또한, 수증기를 이용한 석탄 또는 메탄의 개질(reforming) 반응을 통하여 암모니아 제조에 필요한 수소를 수득하기 때문에, 화석 연료에 대한 의존성이 높으며, 이로 인하여 제조 과정에서 온실 가스인 이산화탄소를 다량 배출한다. Ammonia is a source material used as a nitrogen source for nitrogen-containing compounds such as pesticides, medicines, fine chemicals, and explosives, and is also a necessary raw material for producing nitric acid, which is widely used in semiconductor, electronic material cleaning processes, or steel sheet pickling processes. Currently, ammonia is produced based on a process developed by Haber and Bosch in the 1920s, and is obtained by reacting hydrogen and nitrogen over an iron-based catalyst at about 450° C. and 20 MPa. Since the Haber-Bosch process requires high temperature and high pressure conditions, it is an energy-intensive process requiring high operating costs. In addition, since hydrogen necessary for producing ammonia is obtained through a reforming reaction of coal or methane using water vapor, dependence on fossil fuels is high, and thus a large amount of carbon dioxide, a greenhouse gas, is emitted during the manufacturing process.

한편, 질소 산화물(NOx)로부터 암모니아를 제조하는 공정은 하버-보쉬(Haber-Bosch) 공정에 비교하여 훨씬 적은 에너지로 제조가 가능하다. 일례로서, 질산염(nitrate; NO3 -) 이온의 수소화 반응은 발열 및 자발적 반응(△H < 0 및 △G < 0)으로서, 질소 또는 암모니아로의 전환이 용이하다. 질소 산화물은 각종 폐기물 용액 또는 연소 공정에서 발생하는 부생 기체에 섞여 존재하고, 인체에 유해하며 환경에 나쁜 영향을 끼치기 때문에, 무해한 질소, 산소 또는 물로 전환시켜 배출해야만 한다. 폐기물 또는 부생 가스에 존재하는 질소 산화물을 암모니아와 같은 부가가치가 있는 생성물로 변환하는 것은 환경적 및 경제적 측면 모두에서 매우 중요하다. 따라서, 질소 산화물을 촉매를 이용해서 암모니아로 전환하는 것은 전지구적 질소 순환의 불균형을 복원하는 해법을 제공함과 동시에 하버-보쉬(Haber-Bosch) 공정에 대한 지속 가능한 대안을 제공한다.On the other hand, a process for producing ammonia from nitrogen oxides (NO x ) can be produced with much less energy compared to the Haber-Bosch process. As an example, the hydrogenation reaction of nitrate (NO 3 - ) ions is exothermic and spontaneous (ΔH < 0 and ΔG < 0), and conversion to nitrogen or ammonia is easy. Nitrogen oxide is mixed with various waste solutions or by-product gases generated from combustion processes, and since it is harmful to the human body and has a bad effect on the environment, it must be converted to harmless nitrogen, oxygen, or water and discharged. The conversion of nitrogen oxides present in waste or by-product gases into value-added products such as ammonia is of great importance both from an environmental and economical point of view. Thus, catalytic conversion of nitrogen oxides into ammonia provides a solution to restore imbalance in the global nitrogen cycle and at the same time provides a sustainable alternative to the Haber-Bosch process.

이러한 맥락에서, 질산염 이온을 전기화학 촉매 환원 반응을 통해서 암모니아로 전환하는 연구가 최근 급증하고 있다. 이러한 전기 환원 방법은 강력한 대안이지만, 낮은 암모니아 생성 속도 및 수소 발생 반응과 같은 부수적인 반응으로 인하여 산업체에서 사용할 수준의 대량 생산 기술에는 아직 못 미치고 있는 실정이다. 따라서, 질소 산화물로부터 경제적이고 효율적으로 암모니아를 제조할 수 있는 공정을 구현하기 위하여, 양산 수준으로 제조가 가능하며 암모니아 생성 수율 및 선택도가 높은 수소화 화학 촉매의 개발이 필요하다. In this context, research on converting nitrate ions into ammonia through an electrochemical catalytic reduction reaction has recently been rapidly increasing. Although this electric reduction method is a powerful alternative, it is still not a mass production technology that can be used in industry due to a low ammonia production rate and side reactions such as hydrogen generation reaction. Therefore, in order to implement a process capable of economically and efficiently producing ammonia from nitrogen oxides, it is necessary to develop a hydrogenation catalyst that can be produced at a mass production level and has high ammonia generation yield and selectivity.

일본 등록특허공보 제6675619호.Japanese Patent Registration No. 6675619.

본원은 단사정계 루테늄 산화물 촉매 및 이를 이용하여 질산염으로부터 암모니아를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.The present application is to provide a monoclinic ruthenium oxide catalyst and a method for producing ammonia from nitrate using the same.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present application is not limited to the above-mentioned problem, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본원의 제 1 측면은 하기 화학식 Ⅰ로서 표시되는 단사정계 루테늄 산화물을 포함하는, 촉매로서, 질소 산화물의 수소화 반응을 통한 암모니아 제조에 사용되는, 촉매를 제공한다:A first aspect of the present application provides a catalyst comprising a monoclinic ruthenium oxide represented by the following formula (I), which is used for producing ammonia through a hydrogenation reaction of nitrogen oxides:

[화학식 Ⅰ][Formula I]

HxRuO2; H x RuO 2 ;

상기 화학식 Ⅰ에서, 0< x ≤4임.In Formula I, 0<x≤4.

본원의 제 2 측면은, 제 1 측면에 따른 촉매 및 질산염에 수소 기체를 공급하여 수소화 반응시킴으로써 암모니아를 수득하는 것을 포함하는, 암모니아 제조 방법을 제공한다.A second aspect of the present application provides a method for producing ammonia, comprising obtaining ammonia by supplying hydrogen gas to the catalyst and nitrate according to the first aspect for a hydrogenation reaction.

본원의 구현예들에 따른 촉매는, 반응 활성이 우수하고, 높은 수율로 암모니아를 제조할 수 있다.Catalysts according to embodiments of the present application have excellent reaction activity and can produce ammonia in high yield.

본원의 구현예들에 따른 촉매는, 산 또는 염기 조건에서 변하거나 분해되지 않으며, 장기간의 수소화 반응에 사용할 수 있다.Catalysts according to embodiments of the present application do not change or decompose under acidic or basic conditions and can be used for long-term hydrogenation reactions.

본원의 구현예들에 따른 촉매는, 강한 화학적 내성을 보유하여, 루테늄이 녹거나 구조가 붕괴되는 현상을 줄일 수 있다.Catalysts according to embodiments of the present application have strong chemical resistance, and can reduce ruthenium melting or structural collapse.

본원의 구현예들에 따른 촉매는, 틈새 수소를 포함하여, 수소화 반응에서 루테늄 금속으로 환원되는 반응을 방지할 수 있다.Catalysts according to the embodiments of the present application, including interstitial hydrogen, can prevent a reaction that is reduced to ruthenium metal in a hydrogenation reaction.

본원의 구현예들에 따른 촉매는, 수소화 반응의 생성물인 암모니아와 쉽게 분리되어 재사용될 수 있다.The catalyst according to the embodiments of the present application can be easily separated from ammonia, which is a product of the hydrogenation reaction, and reused.

도 1은, 본원의 실시예 1 에 있어서, 1 차 침전물의 X-선 분말 회절 분석 그래프이다.
도 2는, 본원의 실시예 1 에 있어서, 2 차 침전물 (황산암모늄 ((NH4)2SO4))의 X-선 분말 회절 분석 그래프이다.
1 is an X-ray powder diffraction analysis graph of the primary precipitate in Example 1 of the present application.
2 is an X-ray powder diffraction analysis graph of the secondary precipitate (ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 )) in Example 1 of the present application.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments and embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. However, the present disclosure may be embodied in many different forms and is not limited to the implementations and examples described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element in between. do.

본원 명세서 전체에서, 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.Throughout the present specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only a case where a member is in contact with another member, but also a case where another member exists between the two members.

본원 명세서 전체에서, 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.Throughout the present specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. As used herein, the terms "about," "substantially," and the like are used at or approximating that number when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are given, and are intended to assist in the understanding of this disclosure. Accurate or absolute figures are used to prevent undue exploitation by unscrupulous infringers of the stated disclosure.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.The term "step of" or "step of" used throughout the present specification does not mean "step for".

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination(s) of these" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, It means including one or more selected from the group consisting of the above components.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.Throughout this specification, reference to "A and/or B" means "A or B, or A and B".

이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present application have been described in detail, but the present application may not be limited thereto.

본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 Ⅰ로서 표시되는 단사정계 루테늄 산화물을 포함하는, 촉매로서, 질소 산화물의 수소화 반응을 통한 암모니아 제조에 사용되는, 촉매를 제공한다:A first aspect of the present application provides a catalyst comprising a monoclinic ruthenium oxide represented by the following formula (I), which is used for producing ammonia through a hydrogenation reaction of nitrogen oxides:

[화학식 Ⅰ][Formula I]

HxRuO2; H x RuO 2 ;

상기 화학식 Ⅰ에서, 0< x ≤4임.In Formula I, 0<x≤4.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 Ⅰ에서, x (수소의 원자비)는 0 초과 4 이하, 약 0.1 내지 약 3.5, 약 0.1 내지 약 3, 약 0.1 내지 약 2.5, 약 0.1 내지 약 2, 약 0.1 내지 약 1.5, 약 0.1 내지 약 1.2, 약 0.2 내지 약 3.5, 약 0.2 내지 약 3, 약 0.2 내지 약 2.5, 약 0.2 내지 약 2, 약 0.2 내지 약 1.5, 약 0.2 내 지 약 1.2, 약 0.3 내지 약 3.5, 약 0.3 내지 약 3, 약 0.3 내지 약 2.5, 약 0.3 내지 약 2, 약 0.3 내지 약 1.5, 약 0.3 내지 약 1.2, 약 0.4 내지 약 3.5, 약 0.4 내지 약 3, 약 0.4 내지 약 2.5, 약 0.4 내지 약 2, 약 0.4 내지 약 1.5, 또는 약 0.4 내지 약 1.2일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 Ⅰ에서, x는 약 0.4 내지 약 1.2일 수 있다.In one embodiment of the present application, in Formula I, x (atomic ratio of hydrogen) is greater than 0 and less than or equal to 4, about 0.1 to about 3.5, about 0.1 to about 3, about 0.1 to about 2.5, about 0.1 to about 2, About 0.1 to about 1.5, about 0.1 to about 1.2, about 0.2 to about 3.5, about 0.2 to about 3, about 0.2 to about 2.5, about 0.2 to about 2, about 0.2 to about 1.5, about 0.2 to about 1.2, about 0.3 to about 3.5, about 0.3 to about 3, about 0.3 to about 2.5, about 0.3 to about 2, about 0.3 to about 1.5, about 0.3 to about 1.2, about 0.4 to about 3.5, about 0.4 to about 3, about 0.4 to It may be about 2.5, about 0.4 to about 2, about 0.4 to about 1.5, or about 0.4 to about 1.2, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, in Formula 1, x may be from about 0.4 to about 1.2.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 Ⅰ에서, x (수소의 원자비)가 약 1에 가까울수록 상기 단사정계 구조의 루테늄 산화물을 생성하기 용이할 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 Ⅰ에서, 상기 수소의 비율이 약 0.6 내지 약 1.4이면, 상기 단사정계 구조의 루테늄 산화물을 생성하기 더 용이할 수 있다. 여기에서, 상기 화학식 Ⅰ에서 x가 0이면, 정방정계 금홍석 (rutile) 구조의 루테늄 산화물로의 구조 전이가 일어날 수 있어, 수소 함량을 유지하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present application, in Chemical Formula I, the closer x (atomic ratio of hydrogen) is to about 1, the easier it is to generate the monoclinic structure of ruthenium oxide. Specifically, in Chemical Formula I, when the hydrogen ratio is from about 0.6 to about 1.4, it may be easier to generate the monoclinic ruthenium oxide. Here, when x is 0 in Formula I, a structural transition from a tetragonal rutile structure to ruthenium oxide may occur, and thus, it is preferable to maintain the hydrogen content.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 화학식 Ⅰ에 포함된 수소의 원자비는 열 무게 분석(thermo-gravimetric analysis; TGA)에 의해 계산될 수 있다. 구체적으로, 상기 열 무게 분석을 이용한 분석에서, 고체 시료를 백금 용기에 넣은 후 온도를 올려주면서 무게 변화를 측정할 수 있다. 상기 단사정계 루테늄 산화물 (HxRuO2)에 포함된 수소는 모두 제거되고, 정방정계 루테늄 산화물 (RuO2)로 전환된다. 온도에 따른 무게 변화로부터 수소의 양을 정량적으로 분석할 수 있다.In one embodiment of the present application, the atomic ratio of hydrogen contained in Formula 1 may be calculated by thermo-gravimetric analysis (TGA). Specifically, in the analysis using the thermal gravimetric analysis, the weight change may be measured while raising the temperature after putting the solid sample in a platinum container. All hydrogen contained in the monoclinic ruthenium oxide (H x RuO 2 ) is removed and converted to tetragonal ruthenium oxide (RuO 2 ). The amount of hydrogen can be quantitatively analyzed from the weight change according to temperature.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단사정계 루테늄 산화물은 X-선 분말 회절 측정 (Cu Kα 선)에 의해 입사각 (2θ)이 18.38°< 2θ <18.42°, 25.45°< 2θ <25.51°, 26.26°< 2θ <26.32°, 33.45°< 2θ <33.51°, 35.28°< 2θ <35.34°, 36.24°< 2θ <36.30°, 37.32°< 2θ <37.38°, 39.55°< 2θ <39.61°, 40.61°< 2θ <40.67°, 41.46°< 2θ <41.52°, 49.17°< 2θ <49.23°, 52.31°< 2θ <52.37°, 54.03°< 2θ <54.09°, 54.70°< 2θ <54.76°, 55.95°< 2θ <56.01°, 59.97°< 2θ <60.03°, 60.40°< 2θ <60.46°, 61.92°< 2θ <61.98°, 63.94°< 2θ <64.00°, 65.79°< 2θ <65.85° 및 69.13°< 2θ <69.19°인 각 위치에서 회절 피크가 관측되는 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단사정계 루테늄 산화물은 X 선 분말 회절 측정 (Cu Kα 선)에 의해 결정되는 입사각 (2θ)은 18.40°, 25.48°, 26.29°, 33.48°, 35.31°, 36.27°, 37.35°, 39.58°, 40.64°, 41.49°, 49.20°, 52.34°, 54.06°, 54.73°, 55.98°, 58.00°, 60.43°, 61.95°, 63.97°, 65.82° 및 69.16°인 각 위치에서 회절 피크가 관측되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the monoclinic ruthenium oxide has an incident angle (2θ) of 18.38 ° < 2θ <18.42 °, 25.45 ° < 2θ <25.51 °, 26.26 ° by X-ray powder diffraction measurement (Cu Kα ray) < 2θ <26.32°, 33.45°< 2θ <33.51°, 35.28°< 2θ <35.34°, 36.24°< 2θ <36.30°, 37.32°< 2θ <37.38°, 39.55°< 2θ <39.61°, 40.61°< 2θ <40.67°, 41.46°< 2θ <41.52°, 49.17°< 2θ <49.23°, 52.31°< 2θ <52.37°, 54.03°< 2θ <54.09°, 54.70°< 2θ <54.76°, 55.95°< 2θ <56.01 °, 59.97°< 2θ <60.03°, 60.40°< 2θ <60.46°, 61.92°< 2θ <61.98°, 63.94°< 2θ <64.00°, 65.79°< 2θ <65.85° and 69.13°< 2θ <69.19° A diffraction peak may be observed at each position. In one embodiment of the present application, the monoclinic ruthenium oxide has an incident angle (2θ) determined by X-ray powder diffraction measurement (Cu Kα ray) of 18.40°, 25.48°, 26.29°, 33.48°, 35.31°, 36.27° , 37.35°, 39.58°, 40.64°, 41.49°, 49.20°, 52.34°, 54.06°, 54.73°, 55.98°, 58.00°, 60.43°, 61.95°, 63.97°, 65.82° and 69.16° diffraction at each position A peak may be observed.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단사정계 루테늄 산화물은 단사정계의 공간군 P21/c, C2/m, P2/c, C2/c, P2/m, 또는 P21/m의 구조일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the monoclinic ruthenium oxide may have a monoclinic space group P2 1 /c, C2/m, P2/c, C2/c, P2/m, or P2 1 /m structure. , may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단사정계 루테늄 산화물의 단사정계 결정 구조의 단위 격자 (unit cell)는 하기 도면과 같이 나타낼 수 있으며, 격자 상수 a 내지 c, 및 모서리 사이의 각도는 하기와 같이 정의될 수 있다:In one embodiment of the present application, the unit cell of the monoclinic crystal structure of the monoclinic ruthenium oxide can be represented as shown in the figure below, and the lattice constants a to c and the angle between the corners are defined as follows can be:

Figure pat00001
Figure pat00001

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단사정계 구조에서, 5 Å≤ a ≤6 Å, 5 Å≤ b ≤6 Å, 및 5 Å≤ c ≤6 Å이고, 베타(β) 각은 약 110° 내지 약 120°인 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 a 내지 c는 각각 독립적으로, 약 5 Å 내지 약 6 Å, 약 5.1 Å 내지 약 6 Å, 약 5.2 Å 내지 약 6 Å, 약 5.3 Å 내지 약 6 Å, 약 5 Å 내지 약 5.8 Å, 약 5.1 Å 내지 약 5.8 Å, 약 5.2 Å 내지 약 5.8 Å, 약 5.3 Å 내지 약 5.8 Å, 약 5 Å 내지 약 5.6 Å, 약 5.1 Å 내지 약 5.6 Å, 약 5.2 Å 내지 약 5.6 Å, 약 5.3 Å 내지 약 5.6 Å, 약 5 Å 내지 약 5.4 Å, 약 5.1 Å 내지 약 5.4 Å, 약 5.2 Å 내지 약 5.4 Å, 약 5.3 Å 내지 약 5.4 Å 또는 약 5.35 Å 내지 약 5.4 Å일 수 있으며, 상기 b는 약 5 Å 내지 약 6 Å, 약 5 Å 내지 약 5.8 Å, 약 5 Å 내지 약 5.6 Å, 약 5 Å 내지 약 5.4 Å, 약 5 Å 내지 약 5.2 Å 또는 약 5 Å 내지 약 5.1 Å일 수 있으며, 상기 베타(β) 각은 약 110° 내지 약 120°, 약 112° 내지 약 120°, 약 114° 내지 약 120°, 약 110° 내지 약 118°, 약 112 ° 내지 약 118°, 약 114° 내지 약 118°, 약 110° 내지 약 116°, 약 112° 내지 약 116° 또는 약 114° 내지 약 116°일 수 있다.In one embodiment of the present application, in the monoclinic structure, 5 Å ≤ a ≤6 Å, 5 Å ≤ b ≤6 Å, and 5 Å ≤ c ≤6 Å, and the beta (β) angle is from about 110 ° to It may be about 120°. For example, the a to c are each independently about 5 Å to about 6 Å, about 5.1 Å to about 6 Å, about 5.2 Å to about 6 Å, about 5.3 Å to about 6 Å, about 5 Å to about 5.8 Å, from about 5.1 Å to about 5.8 Å, from about 5.2 Å to about 5.8 Å, from about 5.3 Å to about 5.8 Å, from about 5 Å to about 5.6 Å, from about 5.1 Å to about 5.6 Å, from about 5.2 Å to about 5.6 Å , from about 5.3 Å to about 5.6 Å, from about 5 Å to about 5.4 Å, from about 5.1 Å to about 5.4 Å, from about 5.2 Å to about 5.4 Å, from about 5.3 Å to about 5.4 Å, or from about 5.35 Å to about 5.4 Å. And, b is about 5 Å to about 6 Å, about 5 Å to about 5.8 Å, about 5 Å to about 5.6 Å, about 5 Å to about 5.4 Å, about 5 Å to about 5.2 Å, or about 5 Å to about 5.1 Å, the beta (β) angle is about 110 ° to about 120 °, about 112 ° to about 120 °, about 114 ° to about 120 °, about 110 ° to about 118 °, about 112 ° to about 118°, about 114° to about 118°, about 110° to about 116°, about 112° to about 116° or about 114° to about 116°.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단사정계 구조에서, a=5.3533 Å, b=5.0770 Å, c=5.3532 Å이고, 베타(β) 각은 115.9074°일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, in the monoclinic structure, a = 5.3533 Å, b = 5.0770 Å, c = 5.3532 Å, and a beta (β) angle may be 115.9074 °, but may not be limited thereto.

본원의 제 2 측면은, 제 1 측면에 따른 촉매 및 질산염에 수소 기체를 공급하여 수소화 반응시킴으로써 암모니아를 수득하는 것을 포함하는, 암모니아 제조 방법을 제공한다.A second aspect of the present application provides a method for producing ammonia, comprising obtaining ammonia by supplying hydrogen gas to the catalyst and nitrate according to the first aspect for a hydrogenation reaction.

본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.Detailed descriptions of portions overlapping with the first aspect of the present application have been omitted, but the description of the first aspect of the present application can be equally applied even if the description is omitted in the second aspect of the present application.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 암모니아 제조 방법은 상기 촉매 및 상기 질산염을 포함하는 수용액에 수소 기체를 공급하여 수소화 반응시킴으로써 암모니아를 수득하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the ammonia production method may be to obtain ammonia by supplying hydrogen gas to an aqueous solution containing the catalyst and the nitrate for a hydrogenation reaction.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염은 금속 질산염인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 전이금속에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속은 Ca, Na, K, Mg, Zn, 및 Fe에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 질산염은 Ca(NO3)2, Zn(NO3)2, NaNO3, KNO3, Mg(NO3)2, 및 Fe(NO3)3에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 질산염은 금속 질산염 수화물일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 질산염은 수용액 상태에서 금속 양이온 및 질소 산화물 음이온으로 존재하는 것일 수 있으며, 상기 질소 산화물 음이온은 NO3 - 또는 NO2 -일 수 있다.In one embodiment of the present application, the nitrate may be a metal nitrate, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, the metal may include one or more selected from alkali metals, alkaline earth metals, and transition metals. In one embodiment of the present application, the metal may include one or more selected from Ca, Na, K, Mg, Zn, and Fe, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, the metal nitrate is one selected from Ca(NO 3 ) 2 , Zn(NO 3 ) 2 , NaNO 3 , KNO 3 , Mg(NO 3 ) 2 , and Fe(NO 3 ) 3 It may include the above, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, the metal nitrate may be a metal nitrate hydrate, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, the metal nitrate may exist as a metal cation and a nitrogen oxide anion in an aqueous solution, and the nitrogen oxide anion may be NO 3 - or NO 2 - .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염의 농도는 약 0.1 M 내지 0.5 M인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염의 농도는 상기 수용액 상에서의 농도를 의미하는 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염의 농도는 약 0.1 M 내지 약 5 M, 약 0.1 M 내지 약 4 M, 약 0.1 M 내지 약 3 M, 약 0.5 M 내지 약 5 M, 약 0.5 M 내지 약 4 M, 약 1 M 내지 약 3 M, 약 1 M 내지 약 5 M, 약 1 M 내지 약 4 M, 또는 약 1 M 내지 약 3 M인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염의 농도가 약 0.1 M 미만인 경우 상기 암모니아의 생성 속도가 느려지고, 상기 질산염의 농도가 약 5 M 초과인 경우 상기 반응 후 수용액 속에 존재하는 암모니아의 용해도로 인하여 암모니아의 생성량이 감소할 수 있다.In one embodiment of the present application, the concentration of the nitrate may be about 0.1 M to 0.5 M, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, the concentration of the nitrate may mean the concentration in the aqueous solution. In one embodiment of the present application, the concentration of the nitrate is about 0.1 M to about 5 M, about 0.1 M to about 4 M, about 0.1 M to about 3 M, about 0.5 M to about 5 M, about 0.5 M to about It may be 4 M, about 1 M to about 3 M, about 1 M to about 5 M, about 1 M to about 4 M, or about 1 M to about 3 M, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, when the concentration of nitrate is less than about 0.1 M, the rate of production of ammonia slows down, and when the concentration of nitrate is greater than about 5 M, ammonia due to solubility of ammonia present in an aqueous solution after the reaction production may decrease.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염 100 중량부에 대하여 상기 촉매는 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염 100 중량부에 대하여 상기 촉매는 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 9 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 8 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 7 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 6 중량부, 약 1 중량부 내지 약 10 중량부, 약 1 중량부 내지 약 9 중량부, 약 1 중량부 내지 약 8 중량부, 약 1 중량부 내지 약 7 중량부, 약 1 중량부 내지 약 6 중량부, 약 2 중량부 내지 약 10 중량부, 약 2 중량부 내지 약 9 중량부, 약 2 중량부 내지 약 8 중량부, 약 2 중량부 내지 약 7 중량부, 약 2 중량부 내지 약 6 중량부, 약 3 중량부 내지 약 10 중량부, 약 3 중량부 내지 약 9 중량부, 약 3 중량부 내지 약 8 중량부, 약 3 중량부 내지 약 7 중량부, 또는 약 3 중량부 내지 약 6 중량부인 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염 100 중량부에 대하여 상기 촉매가 약 0.1 중량부 미만인 경우 상기 수소화 반응의 반응 시간이 길어지거나 및/또는 반응이 완결되지 않을 수 있고, 상기 질산염 100 중량부에 대하여 상기 촉매가 약 10 중량부 초과인 경우 상기 수소화 반응의 부산물이 생성되어 최종 생성물의 선택도가 떨어질 수 있다.In one embodiment of the present application, based on 100 parts by weight of the nitrate, the catalyst may be from about 0.1 part by weight to about 10 parts by weight, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, based on 100 parts by weight of the nitrate, the catalyst is about 0.1 part by weight to about 10 parts by weight, about 0.1 parts by weight to about 9 parts by weight, about 0.1 parts by weight to about 8 parts by weight, about 0.1 parts by weight About 7 parts by weight, about 0.1 part by weight to about 6 parts by weight, about 1 part by weight to about 10 parts by weight, about 1 part by weight to about 9 parts by weight, about 1 part by weight to about 8 parts by weight, about 1 About 7 parts by weight, about 1 part by weight to about 6 parts by weight, about 2 parts by weight to about 10 parts by weight, about 2 parts by weight to about 9 parts by weight, about 2 parts by weight to about 8 parts by weight, about 2 parts by weight About 7 parts by weight, about 2 parts by weight to about 6 parts by weight, about 3 parts by weight to about 10 parts by weight, about 3 parts by weight to about 9 parts by weight, about 3 parts by weight to about 8 parts by weight, about 3 parts by weight It may be from about 7 parts by weight to about 7 parts by weight, or about 3 parts by weight to about 6 parts by weight. In one embodiment of the present application, when the catalyst is less than about 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the nitrate, the reaction time of the hydrogenation reaction may be prolonged and / or the reaction may not be completed, and 100 parts by weight of the nitrate If the amount of the catalyst is greater than about 10 parts by weight, by-products of the hydrogenation reaction may be generated, resulting in reduced selectivity of the final product.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 암모니아 제조 방법은 상기 촉매 및 상기 질산염을 포함하는 수용액을 수열 반응기에 넣고, 상기 수열 반응기에 상기 수소 기체를 공급하여 수소화 반응시킴으로써 암모니아를 수득하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the ammonia production method may include putting an aqueous solution containing the catalyst and the nitrate into a hydrothermal reactor, and supplying the hydrogen gas to the hydrothermal reactor for a hydrogenation reaction to obtain ammonia. However, it may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수소 기체의 공급 압력은 약 0.1 MPa 내지 약 10 MPa인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수소의 압력은 약 0.1 MPa 내지 약 10 MPa, 약 0.1 MPa 내지 약 5 MPa, 약 0.1 MPa 내지 약 4 MPa, 약 0.1 MPa 내지 약 3 MPa, 약 0.1 MPa 내지 약 2 MPa, 약 0.1 MPa 내지 약 1.5 MPa, 약 0.5 MPa 내지 약 10 MPa, 약 0.5 MPa 내지 약 5 MPa, 약 0.5 MPa 내지 약 4 MPa, 약 0.5 MPa 내지 약 3 MPa, 약 0.5 MPa 내지 약 2 MPa, 또는 약 0.5 MPa 내지 약 1.5 MPa인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수소 기체의 공급 압력은 약 0.5 MPa 내지 약 1.5 MPa인 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수소 기체의 공급 압력은 약 1 MPa 인 것이 가장 바람직하다.In one embodiment of the present application, the supply pressure of the hydrogen gas may be about 0.1 MPa to about 10 MPa, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, the hydrogen pressure is about 0.1 MPa to about 10 MPa, about 0.1 MPa to about 5 MPa, about 0.1 MPa to about 4 MPa, about 0.1 MPa to about 3 MPa, about 0.1 MPa to about 2 MPa, about 0.1 MPa to about 1.5 MPa, about 0.5 MPa to about 10 MPa, about 0.5 MPa to about 5 MPa, about 0.5 MPa to about 4 MPa, about 0.5 MPa to about 3 MPa, about 0.5 MPa to about 2 MPa , Or it may be from about 0.5 MPa to about 1.5 MPa, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, the supply pressure of the hydrogen gas may be from about 0.5 MPa to about 1.5 MPa. In one embodiment of the present application, the supply pressure of the hydrogen gas is most preferably about 1 MPa.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수소화 반응은 약 20℃ 내지 약 200℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수소화 반응은 약 20℃ 내지 약 200℃, 약 20℃ 내지 약 180℃, 약 20℃ 내지 약 160℃, 약 20℃ 내지 약 140℃, 약 20℃ 내지 약 120℃, 약 20℃ 내지 약 100℃, 약 40℃ 내지 약 200℃, 약 40℃ 내지 약 180℃, 약 40℃ 내지 약 160℃, 약 40℃ 내지 약 140℃, 약 40℃ 내지 약 120℃, 약 40℃ 내지 약 100℃, 약 60℃ 내지 약 200℃, 약 60℃ 내지 약 180℃, 약 60℃ 내지 약 160℃, 약 60℃ 내지 약 140℃, 약 60℃ 내지 약 120℃ 또는 약 60℃ 내지 약 100℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the hydrogenation reaction may be carried out at a temperature range of about 20 ℃ to about 200 ℃. In one embodiment of the present application, the hydrogenation reaction is about 20 ℃ to about 200 ℃, about 20 ℃ to about 180 ℃, about 20 ℃ to about 160 ℃, about 20 ℃ to about 140 ℃, about 20 ℃ to about 120 ℃ °C, about 20 °C to about 100 °C, about 40 °C to about 200 °C, about 40 °C to about 180 °C, about 40 °C to about 160 °C, about 40 °C to about 140 °C, about 40 °C to about 120 °C, About 40°C to about 100°C, about 60°C to about 200°C, about 60°C to about 180°C, about 60°C to about 160°C, about 60°C to about 140°C, about 60°C to about 120°C or about 60°C It may be carried out at a temperature range of ℃ to about 100 ℃.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염의 전환율은 약 40% 이상인 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 질산염의 전환율은 약 40% 이상, 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 약 40% 내지 약 90%, 약 40% 내지 약 80%, 약 40% 내지 약 70%, 약 40% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 50%, 약 50% 내지 약 90%, 약 50% 내지 약 80%, 약 50% 내지 약 70%, 약 50% 내지 약 60%, 약 60% 내지 약 90%, 약 60% 내지 약 80%, 약 60% 내지 약 70%, 약 70% 내지 약 90%, 약 70% 내지 약 80% 또는 약 80% 내지 약 90%인 것일 수 있다. 여기서, 전환율은 수소화 반응 후 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액에 남아있는 NO3 - 또는 NO2 -을 측정하여 계산한 질산염의 전환율을 의미한다. 즉, 상기 전환율은 질산염이 암모늄 이온으로 전환된 비율을 나타내는 것이므로, 본원의 구현예들에 따라 질산염으로부터 암모늄 이온으로 전환되는 효과를 정량적으로 나타내는 수치일 수 있다.In one embodiment of the present application, the nitrate conversion rate may be about 40% or more. In one embodiment of the present application, the conversion rate of the nitrate is about 40% or more, about 50% or more, about 60% or more, about 70% or more, about 80% or more, about 90% or more, about 40% to about 90% , about 40% to about 80%, about 40% to about 70%, about 40% to about 60%, about 40% to about 50%, about 50% to about 90%, about 50% to about 80%, about 50% to about 70%, about 50% to about 60%, about 60% to about 90%, about 60% to about 80%, about 60% to about 70%, about 70% to about 90%, about 70% to about 80% or about 80% to about 90%. Here, the conversion rate means the conversion rate of nitrate calculated by measuring NO 3 - or NO 2 - remaining in the supernatant using UV-visible spectroscopy after the hydrogenation reaction. That is, since the conversion rate represents the rate at which nitrate is converted into ammonium ions, it may be a numerical value that quantitatively indicates the effect of converting nitrate into ammonium ions according to the embodiments of the present application.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 암모니아 제조 방법은 상기 수소화 반응 후 상기 촉매를 분리하는 것을 추가 포함할 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 암모니아 제조 방법은 상기 수소화 반응 후 상기 촉매 및 상기 금속 질산염에 의해 발생하는 금속 수산화물을 포함하는 침전물을 분리하는 것을 추가 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the ammonia production method may further include separating the catalyst after the hydrogenation reaction. In one embodiment of the present application, the ammonia production method may further include separating a precipitate containing a metal hydroxide generated by the catalyst and the metal nitrate after the hydrogenation reaction.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 암모니아 제조 방법은 상기 수소화 반응 후의 혼합물에 무기산을 첨가하여 암모늄염을 수득하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서 상기 무기산은 황산, 질산, 또는 아세트산일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 암모늄염은 황산암모늄 ((NH4)2SO4), 질산암모늄 (NH4NO3) 또는 아세트산암모늄 (NH4CH3CO2)일 수 있으며, 상기 암모늄염은 상기 무기산의 종류에 따라 달라지는 것일 수 있다. 여기서, 추가적으로 무기산을 첨가하여 수득되는 상기 암모늄염의 무게를 통하여 암모늄이온의 수득률을 계산할 수 있으나, 이는 질산염으로부터 암모늄 이온을 생성한 후에 실제 암모늄 이온의 분리 및 사용을 위한 암모늄염을 수득하는 과정에서 실험적으로 확인되는 부가적인 수치일 수 있다. In one embodiment of the present application, the ammonia production method may further include obtaining an ammonium salt by adding an inorganic acid to the mixture after the hydrogenation reaction. In one embodiment of the present application, the inorganic acid may be sulfuric acid, nitric acid, or acetic acid, but may not be limited thereto. In one embodiment of the present application, the ammonium salt is ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), nitric acid It may be ammonium (NH 4 NO 3 ) or ammonium acetate (NH 4 CH 3 CO 2 ), and the ammonium salt may vary depending on the type of the inorganic acid. Here, the yield of ammonium ion can be calculated through the weight of the ammonium salt obtained by additional addition of inorganic acid, but this is experimentally obtained in the process of obtaining ammonium salt for separation and use of ammonium ion after generating ammonium ion from nitrate. It may be an additional number to be identified.

이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present application will be described in more detail using examples, but the following examples are only illustrative to aid understanding of the present application, and the content of the present application is not limited to the following examples.

[실시예][Example]

<실시예 1><Example 1>

HxRuO2를 촉매로써 사용하여 질소 산화물의 수소화 반응을 수행하였다. 10 mL의 파이렉스(pyrex) 유리 용기에 HxRuO2 10 mg, 질산칼슘 (Ca(NO3)2·4H2O) 0.236 g (1 mmol) 및 증류수 2 mL을 마그네틱 바(magnetic bar)와 함께 넣고, 상기 유리 용기를 수열 반응기 내부에서 반응시켰다. 수열 반응기 내부는 수소로 3 회 환기하여 산소를 제거한 후 1.0 MPa(10 bar)의 수소 압력으로 충진하였다. 그 후, 100℃의 온도에서 600 rpm으로 교반하여 1 시간 동안 수소화 반응을 진행한 후, 반응기를 상온으로 냉각하고 원심분리기(centrifuge)를 이용하여 1 차 침전물을 분리하였다. 이때, 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액에 잔존하는 NO3 - 및 NO2 -의 양을 확인하였으며, 이로부터 암모니아 (암모늄 이온) 전환율(%)을 계산한 결과 99.5%의 전환율을 확인하였다. 이어서, 암모니아 성분이 녹아 있는 상등액에 황산을 첨가하여 황산암모늄 형태를 생성한 후, 2 차 용매로서 아세톤을 첨가하여 용해도 차이를 이용해 황산암모늄(2 차 침전물)을 석출하였다. 반응 후 1 차 침전물 및 석출된 황산암모늄의 용매를 건조한 후, 각각 X-선 회절 분석으로 구조를 분석하였다. 1 차 침전물은 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 단사정계 루테늄 산화물(HxRuO2)이고, 황산암모늄은 (NH4)2SO4 결정 구조를 갖는 것을 확인하였다. 생성된 황산암모늄의 양은 0.098 g이고, 질산칼슘 기준으로 계산한 수득률은 74.2%이다.Hydrogenation of nitrogen oxides was performed using H x RuO 2 as a catalyst. In a 10 mL pyrex glass container, add 10 mg of H x RuO 2 , 0.236 g (1 mmol) of calcium nitrate (Ca(NO 3 ) 2 4H 2 O) and 2 mL of distilled water together with a magnetic bar. and the glass container was reacted inside the hydrothermal reactor. The inside of the hydrothermal reactor was ventilated with hydrogen three times to remove oxygen, and then filled with hydrogen pressure of 1.0 MPa (10 bar). Thereafter, a hydrogenation reaction was performed for 1 hour by stirring at 600 rpm at a temperature of 100° C., the reactor was cooled to room temperature, and the primary precipitate was separated using a centrifuge. At this time, the amount of NO 3 - and NO 2 - remaining in the supernatant was confirmed using UV-visible spectroscopy, and ammonia (ammonium ion) conversion rate (%) was calculated therefrom, resulting in a conversion rate of 99.5%. Subsequently, sulfuric acid was added to the supernatant in which the ammonia component was dissolved to generate ammonium sulfate form, and then acetone was added as a secondary solvent to precipitate ammonium sulfate (secondary precipitate) using the difference in solubility. After the reaction, the primary precipitate and the solvent of the precipitated ammonium sulfate were dried, and then the structures were analyzed by X-ray diffraction analysis. The primary precipitates were calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) and monoclinic ruthenium oxide (H x RuO 2 ), and it was confirmed that ammonium sulfate had a (NH 4 ) 2 SO 4 crystal structure. The amount of ammonium sulfate produced was 0.098 g, and the yield calculated on the basis of calcium nitrate was 74.2%.

<실시예 2><Example 2>

2.0 MPa(20 bar)의 수소 압력에서 반응시킨 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과, 1 차 침전물은 Ca(OH)2와 HxRuO2이고, 황산 암모늄은 (NH4)2SO4 결정상을 갖는 것을 확인하였다. 생성된 황산암모늄의 양은 0.114 g이고, 질산칼슘 기준으로 계산한 수득률은 86.4%이다.The hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reaction was performed at a hydrogen pressure of 2.0 MPa (20 bar). As a result of X-ray diffraction analysis, it was confirmed that the primary precipitates were Ca(OH) 2 and H x RuO 2 , and that ammonium sulfate had a (NH 4 ) 2 SO 4 crystalline phase. The amount of ammonium sulfate produced was 0.114 g, and the yield calculated on the basis of calcium nitrate was 86.4%.

<실시예 3><Example 3>

0.5 MPa(5 bar)의 수소 압력에서 반응시킨 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과, 1 차 침전물은 Ca(OH)2와 HxRuO2이었다. 또한, 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액에 잔존하는 NO3 - 및 NO2 -의 양을 확인한 결과, 질산칼슘의 전환율은 44.4%이었다. 상등액을 황산 용액으로 처리하고, 2 차 용매로서 아세톤을 첨가하여 용해도 차이를 이용해 2 차 침전물을 수득한 후 X-선 회절 분석을 수행한 결과 CaSO4의 결정상을 갖는 것을 확인하였다. 이와 같이, 질산염(Ca(NO3)2)의 수소화 반응 시 암모니아 전환율이 약 50% 미만으로 낮은 경우, 미반응 Ca(NO3)2가 용액에 여전히 녹아 있어 Ca2+ 이온의 Ca(OH)2으로의 침전이 적게 일어난다. 따라서, 황산을 첨가하였을 때, Ca2+ 이온과 황산이 반응하여 CaSO4가 생성된다. 2 차 침전물은 (NH4)2SO4 및 CaSO4을 모두 포함하지만, X-선 회절 측정시 CaSO4 피크에 의하여 (NH4)2SO4 피크가 가려지게 된다. 즉, 실시예 3에서는 암모니아를 합성하였으나 황산암모늄의 생성량을 정량적으로 확인하는 것이 어려울 뿐이다. 반응 압력이 낮은 경우 반응 시간을 충분히 늘리면 암모니아 전환율은 증가할 수 있다.The hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reaction was performed at a hydrogen pressure of 0.5 MPa (5 bar). As a result of X-ray diffraction analysis, the primary precipitates were Ca(OH) 2 and H x RuO 2 . In addition, as a result of confirming the amount of NO 3 - and NO 2 - remaining in the supernatant using UV-visible spectroscopy, the conversion rate of calcium nitrate was 44.4%. The supernatant was treated with a sulfuric acid solution, and acetone was added as a secondary solvent to obtain a secondary precipitate using the difference in solubility. As a result of X-ray diffraction analysis, it was confirmed that it had a crystalline phase of CaSO 4 . As such, when the ammonia conversion rate during the hydrogenation reaction of nitrate (Ca(NO 3 ) 2 ) is low, less than about 50%, the unreacted Ca(NO 3 ) 2 is still dissolved in the solution, and Ca 2+ ions of Ca(OH) Precipitation to 2 occurs less. Therefore, when sulfuric acid is added, Ca 2+ ions and sulfuric acid react to form CaSO 4 . The secondary precipitate contains both (NH 4 ) 2 SO 4 and CaSO 4 , but the CaSO 4 peak in the X-ray diffraction measurement indicates that (NH 4 ) 2 SO 4 Peaks are covered. That is, although ammonia was synthesized in Example 3, it is only difficult to quantitatively confirm the amount of ammonium sulfate produced. When the reaction pressure is low, the ammonia conversion rate can be increased by sufficiently extending the reaction time.

<실시예 4><Example 4>

질산칼슘 0.118 g (0.5 mmol)을 사용하여 30 분 동안 반응시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. X-선 회절 방법을 통하여 결정상을 분석한 결과, 1 차 침전물은 Ca(OH)2와 HxRuO2이고, 황산암모늄은 (NH4)2SO4 결정상을 갖는 것을 확인하였다. 생성된 황산암모늄의 양은 0.058 g이고, 질산칼슘 기준으로 계산한 수득률은 87.8%이다.The hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.118 g (0.5 mmol) of calcium nitrate was reacted for 30 minutes. As a result of analyzing the crystal phase through X-ray diffraction, it was confirmed that the primary precipitates were Ca(OH) 2 and H x RuO 2 , and that ammonium sulfate had a (NH 4 ) 2 SO 4 crystal phase. The amount of ammonium sulfate produced was 0.058 g, and the yield calculated on the basis of calcium nitrate was 87.8%.

<실시예 5><Example 5>

증류수 4 mL를 넣어주고, 60℃에서 4 시간 동안 반응시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과, 1 차 침전물은 Ca(OH)2와 HxRuO2 이었다. 또한, 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액에 잔존하는 NO3 - 또는 NO2 -의 양을 확인한 결과, 질산칼슘의 전환율은 99.5%이었다. 상등액을 황산용액으로 처리해준 후 2 차 용매로서 아세톤을 첨가하여 침전물을 수득하고, X-선 회절 분석을 수행한 결과, 황산 암모늄은 (NH4)2SO4 및 (NH4)3H(SO4)2 결정상을 갖는 것을 확인하였다. 생성된 황산암모늄의 양은 0.106 g이고, 질산칼슘 기준으로 계산한 수득률은 80.2%이다.A hydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 1, except that 4 mL of distilled water was added and reacted at 60° C. for 4 hours. As a result of X-ray diffraction analysis, the primary precipitates were Ca(OH) 2 and H x RuO 2 . In addition, as a result of confirming the amount of NO 3 - or NO 2 - remaining in the supernatant using UV-visible spectroscopy, the conversion rate of calcium nitrate was 99.5%. After treating the supernatant with a sulfuric acid solution, acetone was added as a secondary solvent to obtain a precipitate, and as a result of X-ray diffraction analysis, ammonium sulfate was (NH 4 ) 2 SO 4 and (NH 4 ) 3 H(SO 4 ) It was confirmed to have two crystal phases. The amount of ammonium sulfate produced was 0.106 g, and the yield calculated on the basis of calcium nitrate was 80.2%.

<실시예 6><Example 6>

80℃에서 1.5 시간 동안 반응시킨 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과, 1 차 침전물은 Ca(OH)2와 HxRuO2 이었고, 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액에 잔존하는 NO3 - 또는 NO2 -의 양을 확인한 결과, 질산칼슘의 전환율은 99.6%이었다. 황산 암모늄은 (NH4)2SO4 결정상을 갖는 것을 확인하였다. 생성된 황산암모늄의 양은 0.102 g이고, 질산칼슘 기준으로 계산한 수득률은 77.2%이다.A hydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 5, except that the reaction was performed at 80° C. for 1.5 hours. As a result of X-ray diffraction analysis, the primary precipitates were Ca(OH) 2 and H x RuO 2 , and as a result of confirming the amount of NO 3 - or NO 2 - remaining in the supernatant using ultraviolet visible light spectroscopy, calcium nitrate The conversion rate was 99.6%. Ammonium sulfate was confirmed to have a (NH 4 ) 2 SO 4 crystalline phase. The amount of ammonium sulfate produced was 0.102 g, and the yield calculated on the basis of calcium nitrate was 77.2%.

<실시예 7><Example 7>

금속 질산염으로서 질산아연 (Zn(NO3)6H2O) 0.297 g (1 mmol)을 사용하여 반응시킨 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과, 1 차 침전물은 ZnO와 HxRuO2이고, 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액에 잔존하는 NO3 - 및 NO2 -의 양을 확인한 결과, 질산아연의 전환율은 49.4%이었다. 상등액을 황산용액으로 처리하고, 2차 용매를 첨가하여 용해도 차이로 2 차 침전물을 수득한 후 X-선 회절 분석을 수행한 결과 ZnSO4 및 (NH4)2SO4의 결정상이 혼재되어 있는 것을 확인하였다. 이는, 금속 질산염으로서 질산아연 사용하는 경우, 질산칼슘보다 반응이 느리게 진행되는 것을 의미한다. 2 차 침전물로서 (NH4)2SO4 이외에 ZnSO4이 생성되어, 2 차 침전물의 무게 측정 및 XRD 분석으로는 암모니아의 수득률을 확인하는 것은 어려우나, 자외선 가시광선 분광법(Ultraviolet-visible spectroscopy; UV-vis)으로서 상기 질산아연의 전환율을 확인할 수 있다.The hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.297 g (1 mmol) of zinc nitrate (Zn(NO 3 ) 2 6H 2 O) was used as the metal nitrate. As a result of X-ray diffraction analysis, the primary precipitates were ZnO and H x RuO 2 , and as a result of confirming the amount of NO 3 - and NO 2 - remaining in the supernatant using ultraviolet visible light spectroscopy, the conversion rate of zinc nitrate was 49.4% was The supernatant was treated with a sulfuric acid solution, and a secondary solvent was added to obtain a secondary precipitate due to the difference in solubility. As a result of X-ray diffraction analysis, it was found that the crystal phases of ZnSO 4 and (NH 4 ) 2 SO 4 were mixed. Confirmed. This means that when zinc nitrate is used as the metal nitrate, the reaction proceeds more slowly than calcium nitrate. As a secondary precipitate, ZnSO 4 is produced in addition to (NH 4 ) 2 SO 4 , so it is difficult to confirm the yield of ammonia by weight measurement and XRD analysis of the secondary precipitate, but ultraviolet-visible spectroscopy (UV-visible spectroscopy) As vis), the conversion rate of the zinc nitrate can be confirmed.

<실시예 8><Example 8>

금속 질산염으로서 질산나트륨 (NaNO3) 0.170 g (2 mmol)을 사용하여 반응시킨 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과, 1 차 침전물은 HxRuO2이고, 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액에 잔존하는 NO3 - 및 NO2 -의 양을 확인한 결과, 질산나트륨의 전환율은 99.9%이었다. 상등액을 황산용액으로 처리하고 2차 용매를 첨가하여 용해도 차이로 2 차 침전물을 수득한 후 X-선 회절 분석을 수행한 결과, Na2SO4 및 (NH4)2SO4의 결정상이 혼재되어 있는 것을 확인하였다. 금속 질산염으로서 질산나트륨을 사용하는 경우, 생성된 NaOH는 침전되지 않고 물에 용해된 상태로 존재하며, 이를 황산용액으로 처리하여 Na2SO4가 수득될 수 있다. 즉, 상기 질산나트륨의 전환율은 UV-vis 분광법을 통하여 확인할 수 있다.The hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.170 g (2 mmol) of sodium nitrate (NaNO 3 ) was used as the metal nitrate. As a result of X-ray diffraction analysis, the primary precipitate was H x RuO 2 , and as a result of confirming the amount of NO 3 - and NO 2 - remaining in the supernatant using ultraviolet visible light spectroscopy, the conversion rate of sodium nitrate was 99.9%. The supernatant was treated with a sulfuric acid solution and a secondary solvent was added to obtain a secondary precipitate due to the difference in solubility. As a result of X-ray diffraction analysis, crystal phases of Na 2 SO 4 and (NH 4 ) 2 SO 4 were mixed. confirmed that there is When sodium nitrate is used as the metal nitrate, the resulting NaOH does not precipitate and remains dissolved in water, and Na 2 SO 4 can be obtained by treating it with a sulfuric acid solution. That is, the conversion rate of the sodium nitrate can be confirmed through UV-vis spectroscopy.

<실시예 9><Example 9>

0.5 MPa의 수소 압력에서 반응시킨 것 이외에는 상기 실시예 8과 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과, 1 차 침전물은 HxRuO2였고, 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액을 확인한 결과, 질산나트륨의 전환율은 93.7%이었다. 상등액을 황산용액으로 처리하고, 2차 용매를 첨가하여 용해도 차이로 2 차 침전물을 수득한 후 X-선 회절 분석을 수행한 결과, Na2SO4 및 (NH4)2SO4의 결정상이 혼재되어 있는 것을 확인하였다.A hydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 8, except that the reaction was performed at a hydrogen pressure of 0.5 MPa. As a result of X-ray diffraction analysis, the primary precipitate was H x RuO 2 , and as a result of confirming the supernatant using UV-visible spectroscopy, the conversion rate of sodium nitrate was 93.7%. The supernatant was treated with sulfuric acid solution, and a secondary solvent was added to obtain a secondary precipitate due to the difference in solubility. As a result of X-ray diffraction analysis, crystal phases of Na 2 SO 4 and (NH 4 ) 2 SO 4 were mixed. confirmed that it is.

<실시예 10><Example 10>

20℃에서 10 시간 동안 반응시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 8과 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. 1 차 침전물은 HxRuO2였고, 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액을 확인한 결과, 질산나트륨의 전환율은 94.0%이었다. 상등액을 황산용액으로 처리하고, 2 차 용매를 첨가하여 용해도 차이로 2 차 침전물을 수득한 후 X-선 회절 분석을 수행한 결과 Na2SO4 및 (NH4)2SO4의 결정상이 혼재되어 있는 것을 확인하였다.A hydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 8, except that the reaction was performed at 20° C. for 10 hours. The primary precipitate was H x RuO 2 , and as a result of checking the supernatant using UV-visible spectroscopy, the conversion rate of sodium nitrate was 94.0%. The supernatant was treated with a sulfuric acid solution, and a secondary solvent was added to obtain a secondary precipitate due to the difference in solubility. As a result of X-ray diffraction analysis, crystal phases of Na 2 SO 4 and (NH 4 ) 2 SO 4 were mixed. confirmed that there is

<실시예 11><Example 11>

금속 아질산염으로서 아질산나트륨 (NaNO2) 0.138 g (2 mmol)을 사용하여 반응시킨 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수소화 반응을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과, 1 차 침전물은 HxRuO2였고, 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액을 확인한 결과, 아질산나트륨의 전환율은 86.8%이었다. 상등액을 황산용액으로 처리하고 2 차 용매를 첨가하여 용해도 차이로 2 차 침전물을 수득한 후 X-선 회절 분석을 수행한 결과, Na2SO4 및 (NH4)2SO4의 결정상이 혼재되어 있는 것을 확인하였다. 금속 질산염으로서 아질산나트륨을 사용하는 경우, 질산나트륨을 사용하는 경우와 마찬가지로 생성된 NaOH는 침전되지 않고 물에 용해된 상태로 존재하며, 이를 황산용액으로 처리하여 Na2SO4가 수득될 수 있다. 상기 아질산나트륨의 전환율은 UV-vis 분광법을 통하여 확인할 수 있다.The hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.138 g (2 mmol) of sodium nitrite (NaNO 2 ) was used as the metal nitrite. As a result of X-ray diffraction analysis, the primary precipitate was H x RuO 2 , and as a result of confirming the supernatant using ultraviolet visible light spectroscopy, the conversion rate of sodium nitrite was 86.8%. The supernatant was treated with a sulfuric acid solution and a secondary solvent was added to obtain a secondary precipitate due to the difference in solubility. As a result of X-ray diffraction analysis, crystal phases of Na 2 SO 4 and (NH 4 ) 2 SO 4 were mixed. confirmed that there is In the case of using sodium nitrite as the metal nitrate, NaOH produced as in the case of using sodium nitrate does not precipitate and remains dissolved in water, and Na 2 SO 4 can be obtained by treating it with a sulfuric acid solution. The conversion rate of the sodium nitrite can be confirmed through UV-vis spectroscopy.

수소화 반응 실험 결과Hydrogenation reaction test results

실시예Example 질산염/아질산염Nitrate/Nitrite 농도
[M]a
density
[M] a
NOx
[mmol]
NO x
[mmol]
PH2
[MPa]
P H2
[MPa]
온도
[℃]
temperature
[℃]
시간
[h]
hour
[h]
NO3 -
[%]
NO 3 -
[%]
NO2 -
[%]
NO 2 -
[%]
전환율
[%]b
conversion rate
[%] b
NH4 +
수득률
[%]c
NH 4 +
yield
[%] c
1One Ca(NO3)2·4H2OCa(NO 3 ) 2 4H 2 O 1.01.0 2.02.0 1.01.0 100100 1One 0.380.38 0.10.1 99.599.5 74.274.2 22 Ca(NO3)2·4H2OCa(NO 3 ) 2 4H 2 O 1.01.0 2.02.0 2.02.0 100100 1One 0.540.54 0.130.13 99.399.3 86.486.4 33 Ca(NO3)2·4H2OCa(NO 3 ) 2 4H 2 O 1.01.0 2.02.0 0.50.5 100100 1One 55.355.3 0.320.32 44.444.4 -- 44 Ca(NO3)2·4H2OCa(NO 3 ) 2 4H 2 O 0.50.5 1.01.0 1.01.0 100100 0.50.5 0.390.39 0.010.01 99.699.6 87.887.8 55 Ca(NO3)2·4H2OCa(NO 3 ) 2 4H 2 O 0.50.5 2.02.0 1.01.0 6060 44 0.530.53 0.120.12 99.499.4 80.280.2 66 Ca(NO3)2·4H2OCa(NO 3 ) 2 4H 2 O 0.50.5 2.02.0 1.01.0 8080 1.51.5 3.653.65 0.320.32 96.096.0 77.277.2 77 Zn(NO3)2·6H2OZn(NO 3 ) 2 6H 2 O 1.01.0 2.02.0 1.01.0 100100 1One 50.850.8 0.40.4 49.449.4 -- 88 NaNO3 NaNO 3 1.01.0 2.02.0 1.01.0 100100 1One 0.700.70 0.220.22 99.999.9 -- 99 NaNO3 NaNO 3 1.01.0 2.02.0 0.50.5 100100 1One 6.266.26 0.310.31 93.793.7 -- 1010 NaNO3 NaNO 3 1.01.0 2.02.0 0.50.5 2020 1010 6.026.02 1.361.36 94.094.0 -- 1111 NaNO2 NaNO 2 1.01.0 2.02.0 1.01.0 100100 1One -- 13.313.3 86.886.8 --

상기 표 1은, 단사정계 루테늄 산화물(HxRuO2) 촉매 하에서 금속 질산염 (실시예 1 내지 10) 또는 금속 아질산염 (실시예 11)을 사용하여 반응한 수소화 반응을 통하여 암모늄염으로 변환하는 촉매 활성도를 나타낸 것이다. 농도 [M]a는 수소화 반응 전 질산염/아질산염에 포함된 NOx의 농도이고, 전환율 [%]b은 수소화 반응 후 자외선 가시광선 분광법을 이용하여 상등액에 남아있는 NO3 - 또는 NO2 -을 측정하여 계산한 질산염의 전환율이고, NH4 +수득률 [%]c는 수득한 황산암모늄의 무게를 통하여 계산한 질산염의 수득률이다. Table 1 shows the catalytic activity of converting a metal nitrate (Examples 1 to 10) or a metal nitrite (Example 11) into an ammonium salt through a hydrogenation reaction under a monoclinic ruthenium oxide (H x RuO 2 ) catalyst. it is shown Concentration [M] a is the concentration of NO x contained in nitrate/nitrite before hydrogenation, and conversion rate [%] b measures NO 3 - or NO 2 - remaining in the supernatant after hydrogenation using UV-visible spectroscopy and the yield of NH 4 + [%] c is the yield of nitrate calculated through the weight of the obtained ammonium sulfate.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.The above description of the present application is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof should be construed as being included in the scope of the present application. .

Claims (14)

하기 화학식 Ⅰ로서 표시되는 단사정계 루테늄 산화물을 포함하는, 촉매로서,
질소 산화물의 수소화 반응을 통한 암모니아 제조에 사용되는, 촉매:
[화학식 Ⅰ]
HxRuO2;
상기 화학식 Ⅰ에서, 0< x ≤4임.
As a catalyst comprising a monoclinic ruthenium oxide represented by the following formula (I),
A catalyst used in the production of ammonia through hydrogenation of nitrogen oxides:
[Formula I]
H x RuO 2 ;
In Formula I, 0<x≤4.
제 1 항에 있어서,
상기 단사정계 루테늄 산화물은 X 선 분말 회절 측정 (Cu Kα 선)에 의해 입사각 (2θ)이 18.38°< 2θ <18.42°, 25.45°< 2θ <25.51°, 26.26°< 2θ <26.32°, 33.45°< 2θ <33.51°, 35.28°< 2θ <35.34°, 36.24°< 2θ <36.30°, 37.32°< 2θ <37.38°, 39.55°< 2θ <39.61°, 40.61°< 2θ <40.67°, 41.46°< 2θ <41.52°, 49.17°< 2θ <49.23°, 52.31°< 2θ <52.37°, 54.03°< 2θ <54.09°, 54.70°< 2θ <54.76°, 55.95°< 2θ <56.01°, 59.97°< 2θ <60.03°, 60.40°< 2θ <60.46°, 61.92°< 2θ <61.98°, 63.94°< 2θ <64.00°, 65.79°< 2θ <65.85° 및 69.13°< 2θ <69.19°인 각 위치에서 회절 피크가 관측되는 것인, 촉매.
According to claim 1,
The monoclinic ruthenium oxide has an incident angle (2θ) of 18.38°<2θ<18.42°, 25.45°<2θ<25.51°, 26.26°<2θ<26.32°, 33.45°<2θ<26.32°, 33.45°< 2θ <33.51°, 35.28°< 2θ <35.34°, 36.24°< 2θ <36.30°, 37.32°< 2θ <37.38°, 39.55°< 2θ <39.61°, 40.61°< 2θ <40.67°, 41.46°< 2θ < 41.52°, 49.17°< 2θ <49.23°, 52.31°< 2θ <52.37°, 54.03°< 2θ <54.09°, 54.70°< 2θ <54.76°, 55.95°< 2θ <56.01°, 59.97°< 2θ <60.03° , 60.40°< 2θ <60.46°, 61.92°< 2θ <61.98°, 63.94°< 2θ <64.00°, 65.79°< 2θ <65.85° and 69.13°< 2θ <69.19° where diffraction peaks are observed phosphorus, catalyst.
제 1 항에 있어서,
상기 단사정계 루테늄 산화물은 단사정계의 공간군 P21/c, C2/m, P2/c, C2/c, P2/m, 또는 P21/m의 구조인 것인, 촉매.
According to claim 1,
The monoclinic ruthenium oxide has a structure of monoclinic space group P2 1 /c, C2/m, P2/c, C2/c, P2/m, or P2 1 /m.
제 1 항에 있어서,
상기 단사정계 구조에서,
5 Å≤ a ≤6 Å, 5 Å≤ b ≤6 Å 및 5 Å≤ c ≤6 Å이고,
베타(β) 각은 110° 내지 120°인 것인, 촉매.
According to claim 1,
In the monoclinic structure,
5 Å ≤ a ≤ 6 Å, 5 Å ≤ b ≤ 6 Å and 5 Å ≤ c ≤ 6 Å,
The beta (β) angle is 110 ° to 120 °, the catalyst.
제 1 항에 있어서,
상기 단사정계 구조에서,
a=5.3533 Å, b=5.0770 Å, c=5.3532 Å이고, 베타(β) 각은 115.9074° 인 것인, 촉매.
According to claim 1,
In the monoclinic structure,
wherein a=5.3533 Å, b=5.0770 Å, c=5.3532 Å, and the beta (β) angle is 115.9074°.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 촉매 및 질산염에 수소 기체를 공급하여 수소화 반응시킴으로써 암모니아를 수득하는 것
을 포함하는, 암모니아 제조 방법.
Obtaining ammonia by hydrogenation reaction by supplying hydrogen gas to the catalyst and nitrate according to any one of claims 1 to 5
Including, ammonia production method.
제 6 항에 있어서,
상기 질산염은 금속 질산염인 것인, 암모니아 제조 방법.
According to claim 6,
The nitrate is a metal nitrate, ammonia production method.
제 6 항에 있어서,
상기 질산염의 농도는 0.1 M 내지 5 M인 것인, 암모니아 제조 방법.
According to claim 6,
The concentration of the nitrate is 0.1 M to 5 M, ammonia production method.
제 6 항에 있어서,
상기 질산염 100 중량부에 대하여 상기 촉매는 0.1 중량부 내지 10 중량부인 것인, 암모니아 제조 방법.
According to claim 6,
Based on 100 parts by weight of the nitrate, the catalyst is 0.1 parts by weight to 10 parts by weight, ammonia production method.
제 6 항에 있어서,
상기 수소 기체의 공급 압력은 0.1 MPa 내지 10 MPa인 것인, 암모니아 제조 방법.
According to claim 6,
The supply pressure of the hydrogen gas is 0.1 MPa to 10 MPa, ammonia production method.
제 6 항에 있어서,
상기 수소 기체의 공급 압력은 0.5 MPa 내지 1.5 MPa인 것인, 암모니아 제조 방법.
According to claim 6,
The supply pressure of the hydrogen gas is 0.5 MPa to 1.5 MPa, ammonia production method.
제 6 항에 있어서,
상기 수소화 반응은 20℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 암모니아 제조 방법.
According to claim 6,
The hydrogenation reaction is carried out in the temperature range of 20 ℃ to 200 ℃, ammonia production method.
제 6 항에 있어서,
상기 질산염의 전환율은 40% 이상인 것인, 암모니아 제조 방법.
According to claim 6,
The conversion rate of the nitrate is 40% or more, ammonia production method.
제 6 항에 있어서,
상기 수소화 반응 후의 혼합물에 무기산을 첨가하여 암모늄염을 수득하는 것을 추가 포함하는, 암모니아 제조 방법.
According to claim 6,
A method for producing ammonia, further comprising obtaining an ammonium salt by adding an inorganic acid to the mixture after the hydrogenation reaction.
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