KR20240048589A - Method of preparing a nickel-cerium bimetal catalyst for ammonia decomposition and nickel-cerium bimetal catalyst prepared by the method - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법, 및 이 제조방법으로 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a catalyst for decomposing bimetallic ammonia from nickel-cerium, and to a catalyst for decomposing bimetallic ammonia from nickel-cerium produced by this production method.
Description
본 발명은, 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법 및 이 제조방법으로 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a catalyst for decomposing bimetallic ammonia from nickel-cerium and a catalyst for decomposing bimetallic ammonia from nickel-cerium produced by the method.
화석연료는 현재 가장 널리 사용되고 있는 자원이나, 이의 무분별한 사용에 따른 지구온난화 문제가 대두되고 있다. 이에, 청정에너지원의 연구 개발이 중요하게 여겨지고 있으며, 특히 수소의 생산 및 활용을 장려하고 있다. Fossil fuels are currently the most widely used resource, but the problem of global warming due to their indiscriminate use is emerging. Accordingly, research and development of clean energy sources is considered important, and the production and use of hydrogen is especially encouraged.
전 세계적으로 수소가 각광받는 이유는 연료전지를 수소로 운전하는 경우 환경친화적일 뿐만 아니라 기존 내연기관의 2~3배에 이르는 에너지 전환 효율을 기대할 수 있어 향후 수소는 연료전지를 통한 전기 생산, 자동차 분야, 선박 분야 등 다양한 분야에 적용될 것으로 예상되기 때문이다.The reason hydrogen is in the spotlight around the world is that when fuel cells are operated with hydrogen, not only is it environmentally friendly, but energy conversion efficiency can be expected to be 2 to 3 times that of existing internal combustion engines. In the future, hydrogen will be used for electricity production through fuel cells and automobiles. This is because it is expected to be applied to various fields, including industrial and ship fields.
한편, 암모니아는 액화 수소 대비 50% 이상 많은 용량의 수소를 저장할 수 있고 암모니아를 이용하는 수소추출 기술은 현재 유일한 Carbon-free 기술로, 온실가스 배출을 최소화할 수 있어 친환경적이라는 평가를 받고 있다. Meanwhile, ammonia can store more than 50% more hydrogen than liquefied hydrogen, and hydrogen extraction technology using ammonia is currently the only carbon-free technology and is evaluated as environmentally friendly as it can minimize greenhouse gas emissions.
암모니아는 아래의 반응식과 같이 질소와 수소만으로 분해가 가능하여, 화석연료의 분해를 통한 수소 생산과 달리 온실가스 배출과 같은 환경 문제를 야기하지 않아 적극적인 연구가 필요한 실정이다.Ammonia can be decomposed into only nitrogen and hydrogen as shown in the reaction equation below, and unlike hydrogen production through decomposition of fossil fuels, it does not cause environmental problems such as greenhouse gas emissions, so active research is needed.
2NH3 ↔ 3H2 + N2, △H = 46 kJ/mol2NH3 ↔ 3H2 + N2, △H = 46 kJ/mol
암모니아 분해용 촉매는 다양한 금속을 사용하여 제조되고 있다. 특히 루테늄 함유 촉매 개발이 활발하게 진행되고 있으나 루테늄은 희귀금속으로 매장량이 타 광물 대비 매우 소량이어서 고갈 가능성이 높아 최근 가격 변동이 심하게 일어나고 있다. 따라서, 루테늄을 대체할 수 있는 매장량이 풍부하며 가격의 변동성이 적은 비귀금속을 활용하여 촉매를 개발하는 것이 향후 암모니아 분해용 촉매 개발 방향성이 될 것이다. Catalysts for ammonia decomposition are manufactured using various metals. In particular, the development of ruthenium-containing catalysts is actively progressing, but ruthenium is a rare metal and its reserves are very small compared to other minerals, so the possibility of depletion is high, and prices have recently fluctuated significantly. Therefore, developing catalysts using non-precious metals with abundant reserves and low price volatility that can replace ruthenium will be the direction of development of catalysts for ammonia decomposition in the future.
종래기술로서 일본등록특허 제5800719호는 수소 제조용 촉매, 및 이를 이용한 수소 제조방법에 관한 것으로 이산화규소를 지지체로 사용하는 촉매를 이용하여 암모니아로부터 수소를 제조하는 방법을 개시하고 있고, 일본공개특허 제2001-300314호에는 철-세리아 담체를 포함하는 암모니아 분해용 촉매를, 한국공개특허 제2008-0002881호에는 다공질 실리카 알루미나에 금속을 담지시킨 암모니아 분해용 촉매를 개시하고 있다. As a prior art, Japanese Patent No. 5800719 relates to a catalyst for producing hydrogen and a method for producing hydrogen using the same. It discloses a method of producing hydrogen from ammonia using a catalyst using silicon dioxide as a support, and Japanese Patent Publication No. No. 2001-300314 discloses a catalyst for ammonia decomposition containing an iron-ceria carrier, and Korean Patent Publication No. 2008-0002881 discloses a catalyst for ammonia decomposition in which a metal is supported on porous silica alumina.
그러나 실제 암모니아 분해 공정 온도는 550℃ ~ 600℃이나 상기의 종래 촉매들은 550℃에서 암모니아 전환율이 낮기 때문에 550℃에서도 촉매 활성이 우수하고 암모니아 전환율이 높은 촉매 개발이 시급한 실정이다.However, the actual ammonia decomposition process temperature is 550 ℃ ~ 600 ℃, but since the above conventional catalysts have a low ammonia conversion rate at 550 ℃, there is an urgent need to develop a catalyst with excellent catalytic activity and high ammonia conversion rate even at 550 ℃.
본 발명은, 상기와 같은 문제점, 즉 550℃ 이상의 온도에서 안정적이면서도 암모니아 분해 성능이 우수한 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법 및 이 제조방법으로 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention addresses the above-mentioned problems, namely, a method for manufacturing a catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium that is stable at a temperature of 550°C or higher and has excellent ammonia decomposition performance, and a catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium prepared by this manufacturing method. The purpose is to provide.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above objectives,
본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법은,The method for producing the catalyst for decomposing nickel-cerium bimetallic ammonia of the present invention is:
(a) 니켈 및 세륨 전구체를 동시에 용매에 녹여 니켈-세륨 혼합 용액을 형성하는 단계; (a) dissolving nickel and cerium precursors simultaneously in a solvent to form a nickel-cerium mixed solution;
(b) 상기 (a) 단계의 혼합 용액에 촉매 지지체를 혼합 후, 증발기(evaporator)를 통해 용매를 제거하여 지지체에 니켈 및 세륨을 함침시키는 단계;(b) mixing the catalyst support with the mixed solution of step (a), removing the solvent through an evaporator, and impregnating the support with nickel and cerium;
(c) 상기 (b) 단계의 니켈 및 세륨이 함침된 지지체를 건조 후, 400℃ 내지 600℃ 이하에서 소성을 하는 단계:를 포함하는 1 step 촉매 제조방법인 것을 특징으로 한다.(c) drying the support impregnated with nickel and cerium in step (b) and then calcining it at 400°C to 600°C or lower.
상기 (a) 단계의 니켈 및 세륨 전구체는 모두 할로겐 원소를 포함하지 않는 비할로겐계 화합물이며, 상기 니켈 및 세륨 전구체의 사용량은 니켈 전구체 중의 니켈의 중량 대 세륨 전구체 중의 세륨의 중량의 비율이 1:1이 되는 양이다.The nickel and cerium precursors in step (a) are all non-halogen-based compounds that do not contain a halogen element, and the amount of the nickel and cerium precursors used is such that the ratio of the weight of nickel in the nickel precursor to the weight of cerium in the cerium precursor is 1: The amount becomes 1.
상기 용매는 메탄올, 에탄올, 헥산, 톨루엔, 증류수, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The solvent may be selected from the group consisting of methanol, ethanol, hexane, toluene, distilled water, and mixtures thereof.
상기의 제조방법으로 제조된 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매는 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.The catalyst for bimetal ammonia decomposition of nickel-cerium of the present invention prepared by the above production method is characterized by being represented by the following formula (1).
Ni-Ce/XNi-Ce/X
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 X는 촉매 지지체이며, 상기 촉매 지지체로는 CeO2, ZrO2, TiO2, MgO, Al2O3, V2O5, Fe2O3, Co3O4, Ce-ZrOx, MgO-Al2O3, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 될 수 있다. In Formula 1 , , MgO-Al 2 O 3 , and mixtures thereof.
또한, 상기 화학식 1에서 니켈과 세륨의 담지 함량은 전체 촉매 중량에 대해 10 내지 40중량% 비율로 담지될 수 있다. 바람직하게는 15 내지 25 중량% 비율로 담지될 수 있다. 이때의 니켈과 세륨의 중량비는 1:1 이다.Additionally, in Formula 1, the supported content of nickel and cerium may be 10 to 40% by weight based on the total weight of the catalyst. Preferably, it can be supported at a ratio of 15 to 25% by weight. At this time, the weight ratio of nickel and cerium is 1:1.
상기 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법에 의하여 제조된 촉매는 파우더 타입, 펠렛 타입 등일 수 있다.The catalyst prepared by the method for producing a catalyst for decomposing nickel-cerium bimetallic ammonia of the present invention may be of powder type, pellet type, etc.
상기 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 의한 암모니아 전환율은 암모니아 분해용 촉매 온도 550℃ 이상에서 90% 이상을 나타내며, 특히 600℃ 이상에서는 약 99% 내지 100%를 나타낼 수 있다.The ammonia conversion rate by the nickel-cerium bimetal ammonia decomposition catalyst of the present invention may be 90% or more at a catalyst temperature of 550°C or higher, and in particular, may be about 99% to 100% at 600°C or higher.
본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매는 비귀금속계 촉매로서 가격이 저렴하면서도 암모니아 분해를 위한 촉매 온도 550℃ 이상에서 90% 이상을 나타내고, 특히 600℃ 이상에서는 약 99% 내지 100%의 우수한 암모니아 전환율을 나타낸다. 이러한 상기 온도에서의 암모니아 전환율은 종래의 암모니아 분해용 비귀금속계 촉매에 비하여 효과가 우수한 것이며, 귀금속인 루테늄계 암모니아 분해용 촉매에 의한 암모니아 전환율과 거의 유사한 전환율을 나타냄으로써 비귀금속을 사용함에 따른 경제적인 장점이 있다. The nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst of the present invention is a non-precious metal catalyst that is inexpensive and shows more than 90% at a catalyst temperature of 550°C or higher for ammonia decomposition, and especially about 99% to 100% at 600°C or higher. It exhibits excellent ammonia conversion rate. The ammonia conversion rate at this temperature is more effective than the conventional non-precious metal catalyst for ammonia decomposition, and shows a conversion rate almost similar to the ammonia conversion rate by the noble metal ruthenium-based ammonia decomposition catalyst, making it economical to use the non-precious metal. There is an advantage.
또한, 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법은 니켈 및 세륨 전구체를 동시에 용매에 용해하여 제조하는 1 step 촉매 제조방법으로서 촉매의 제조가 간단하여 촉매 제조에 있어서 경제적으로도 우수하다. In addition, the method for producing a catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium of the present invention is a one-step catalyst production method in which nickel and cerium precursors are simultaneously dissolved in a solvent, and the production of the catalyst is simple, making it economically excellent for catalyst production. do.
도 1은 암모니아 전환율 실험에 관한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1, 및 비교예 1-1 내지 비교예 1-3에 의하여 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 의한 350℃ 내지 700℃의 촉매 온도에서의 암모니아 전환율을 나타낸 그래프이다.
도 3는 본 발명의 실시예 2, 및 비교예 2-1 내지 비교예 2-3에 의하여 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 의한 350℃ 내지 700℃의 촉매 온도에서의 암모니아 전환율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 3에 의하여 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 의한 350℃ 내지 700℃의 촉매 온도에서의 암모니아 전환율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 2 및 비교예 4에 의하여 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 의한 350℃ 내지 700℃의 촉매 온도에서의 암모니아 전환율을 나타낸 그래프이다. Figure 1 is a schematic diagram of an ammonia conversion rate experiment.
Figure 2 shows the ammonia conversion rate at a catalyst temperature of 350°C to 700°C by the catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium prepared in Example 1 of the present invention and Comparative Examples 1-1 to 1-3. This is the graph shown.
Figure 3 shows the ammonia conversion rate at a catalyst temperature of 350°C to 700°C by the catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium prepared in Example 2 of the present invention and Comparative Examples 2-1 to 2-3. This is the graph shown.
Figure 4 is a graph showing the ammonia conversion rate at a catalyst temperature of 350°C to 700°C by the catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium prepared in Example 1 and Comparative Example 3.
Figure 5 is a graph showing the ammonia conversion rate at a catalyst temperature of 350°C to 700°C by the catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium prepared in Example 2 and Comparative Example 4.
이하 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법 및 이 제조방법으로 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 상세히 설명한다. Hereinafter, the method for producing a catalyst for decomposing bimetallic ammonia from nickel-cerium of the present invention and the catalyst for decomposing bimetallic ammonia from nickel-cerium prepared by this production method will be described in detail.
이하 설명에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있으며, 또한 단수형은 특별히 문장에서 정의하지 않는 한 복수형도 포함된다.Unless there is a different definition of terms used in the following description, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification will be used with a meaning that can be commonly understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. Also, the singular form also includes the plural form unless specifically defined in the sentence.
본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법은,The method for producing a catalyst for decomposing nickel-cerium bimetallic ammonia of the present invention is,
(a) 니켈 및 세륨 전구체를 동시에 용매에 녹여 니켈-세륨 혼합 용액을 형성하는 단계; (a) dissolving nickel and cerium precursors simultaneously in a solvent to form a nickel-cerium mixed solution;
(b) 상기 (a) 단계의 혼합 용액에 촉매 지지체를 혼합 후, 증발기(evaporator)를 통해 용매를 제거하여 지지체에 니켈 및 세륨을 함침시키는 단계;(b) mixing the catalyst support with the mixed solution of step (a), removing the solvent through an evaporator, and impregnating the support with nickel and cerium;
(c) 상기 (b) 단계의 니켈 및 세륨이 함침된 지지체를 건조 후, 400℃ 내지 600℃ 이하에서 소성을 하는 단계;를 포함하는 1 step 촉매 제조방법인 것을 특징으로 한다.(c) drying the support impregnated with nickel and cerium in step (b) and then calcining it at 400°C to 600°C or lower.
상기 (a) 단계의 니켈 및 세륨의 전구체는 할로겐 원소를 포함하지 않는 비할로겐계 화합물이며, 바람직하게는 금속 질산화물 등이다. The precursor of nickel and cerium in step (a) is a non-halogen-based compound that does not contain a halogen element, and is preferably a metal nitride.
상기 (a) 단계의 니켈 및 세륨 전구체의 사용량은, 제조된 전체 촉매 중량에 대하여 니켈과 세륨이 10 내지 40 중량% 비율로 담지될 수 있는 양이고, 이때 상기 니켈 원소 및 세륨 원소의 중량비는 1:1이다.The amount of nickel and cerium precursors used in step (a) is such that nickel and cerium can be supported at a ratio of 10 to 40% by weight based on the total weight of the catalyst prepared, and the weight ratio of the nickel element and the cerium element is 1. :1.
즉 니켈 및 세륨 전구체의 사용량은, 니켈 전구체 중의 니켈의 중량 대 세륨 전구체 중의 세륨의 중량 비율이 1:1이 되는 양이다.That is, the amount of nickel and cerium precursors used is such that the ratio of the weight of nickel in the nickel precursor to the weight of cerium in the cerium precursor is 1:1.
또한, 상기 (a) 단계의 용매는 메탄올, 에탄올, 헥산, 톨루엔, 증류수, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.Additionally, the solvent in step (a) may be selected from the group consisting of methanol, ethanol, hexane, toluene, distilled water, and mixtures thereof.
상기 용매의 사용량은 니켈 전구체 및 세륨 전구체 중량의 전체 합의 8 내지 15배(중량비)로 사용할 수 있다.The amount of the solvent used can be 8 to 15 times (weight ratio) the total sum of the weight of the nickel precursor and the cerium precursor.
상기 (a) 단계의 니켈-세륨 혼합 용액은 상온에서 사용된 전구체가 완전히 용매에 녹을 때까지 교반하며, 예를 들어 10분 내지 1시간 동안 교반하여 제조한다. The nickel-cerium mixed solution in step (a) is prepared by stirring at room temperature until the precursor used is completely dissolved in the solvent, for example, for 10 minutes to 1 hour.
상기 (b) 단계의 증발기(evaporator)를 통한 용매의 제거는, 사용되는 용매를 상온에서 제거할 수 있는 특정의 속도로 특정 시간 동안 이루어질 수 있다. 예를 들어 10 내지 30 rpm의 속도로 약 5 시간 내지 10 시간 동안 이루어질 수 있다.Removal of the solvent through the evaporator in step (b) may be performed at a specific rate and for a specific time at which the solvent used can be removed at room temperature. For example, it can be done for about 5 to 10 hours at a speed of 10 to 30 rpm.
상기 (c) 단계의 니켈 및 세륨이 함침된 지지체의 건조는, 상기 (b) 단계의 증발기(evaporator) 내부에서 이루어지며, 이때의 온도 및 건조 시간은 약 40℃ 내지 60℃ 및 30분 내지 1시간이다.Drying of the nickel and cerium-impregnated support in step (c) is carried out inside the evaporator in step (b), and the temperature and drying time at this time are about 40°C to 60°C and 30 minutes to 1. It's time.
상기 (c) 단계의 소성 온도가 400℃ 내지 600℃이며, 상기 소성 시간은 약 5시간 내지 10시간이다.The firing temperature in step (c) is 400°C to 600°C, and the firing time is about 5 to 10 hours.
한편, 본 발명의 상기 1 step 촉매 제조방법이란, 니켈 및 세륨을 모두 동시에 지지체에 함침시키는 방법을 말한다(실시예 1 참조). Meanwhile, the one-step catalyst manufacturing method of the present invention refers to a method of impregnating both nickel and cerium into a support at the same time (see Example 1).
상기 1 step 제조방법에 의하여 제조된 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매는, 통상적인 제조방법인 2 step 제조방법, 즉 일차적으로 지지체에 하나의 금속을 함침시킨 후, 상기 금속이 포함된 지지체에 다시 이차적으로 두 번째 금속를 함침시키는 제조방법에 의하여 제조된 암모니아 분해용 촉매에 비하여 암모니아 전환율이 우수하다.The catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium of the present invention prepared by the 1-step manufacturing method is a conventional 2-step manufacturing method, that is, first impregnating a support with a metal, and then impregnating the support with the metal. The ammonia conversion rate is superior to that of a catalyst for ammonia decomposition manufactured by a manufacturing method in which the supported support is secondarily impregnated with a second metal.
상기와 같은 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법에 의하여 제조된 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매는, The catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium of the present invention prepared by the method for producing the catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium of the present invention as described above,
니켈 및 세륨 금속원소를 포함하며, 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 한다.It contains metal elements nickel and cerium, and is characterized by being represented by the following formula (1).
Ni-Ce/XNi-Ce/X
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 X는 촉매 지지체이며, 상기 촉매 지지체로는 CeO2, ZrO2, TiO2, MgO, Al2O3, V2O5, Fe2O3, Co3O4, Ce-ZrOx, MgO-Al2O3, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 될 수 있다. In Formula 1 , , MgO-Al 2 O 3 , and mixtures thereof.
또한, 상기 화학식 1에서 니켈과 세륨의 담지 함량은 전체 촉매 중량에 대해 10 내지 40중량% 비율로 담지될 수 있다. 바람직하게는 15 내지 25 중량% 비율로 담지될 수 있다. 이때의 니켈과 세륨의 중량비는 1:1이다.Additionally, in Formula 1, the supported content of nickel and cerium may be 10 to 40% by weight based on the total weight of the catalyst. Preferably, it can be supported at a ratio of 15 to 25% by weight. At this time, the weight ratio of nickel and cerium is 1:1.
상기 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법에 의하여 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매는 파우더 타입, 펠렛 타입 등일 수 있다.The catalyst for bimetal ammonia decomposition of nickel-cerium prepared by the method for producing a catalyst for bimetal ammonia decomposition of nickel-cerium may be of a powder type, pellet type, etc.
상기 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 의한 암모니아 전환율은 암모니아 분해를 위한 촉매 온도 550℃ 이상에서 90% 이상을 나타내며, 특히 600℃ 이상에서는 약 99% 내지 100%를 나타낼 수 있다.The ammonia conversion rate by the nickel-cerium bimetal ammonia decomposition catalyst of the present invention can be 90% or more at a catalyst temperature of 550°C or higher for ammonia decomposition, and in particular, can be about 99% to 100% at 600°C or higher.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해할 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. The present invention can be better understood by the following examples, which are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
또한, 본 발명은 하기의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 실시가 가능하다. In addition, the present invention is not limited to the following examples, and various modifications and implementations are possible without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.
<니켈과 세륨의 중량비가 1:1로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조> < Preparation of a catalyst for decomposition of nickel-cerium bimetallic ammonia containing nickel and cerium in a weight ratio of 1:1>
실시예 1: 비할로겐계 니켈 전구체 및 비할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 400℃) Example 1: Use of non-halogen-based nickel precursor and non-halogen-based cerium precursor compound (1 step, and sintering temperature of 400°C)
질산니켈 6수화물(Nickel(II) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich) 2.477 g와 질산세륨 6수화물(Cerium(III) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich) 1.549 g을 한꺼번에 순수(D.I. water) 50 mL의 용매와 혼합하여 혼합 용액을 제조한 후, 상온에서 약 20분 동안 상기 전구체의 알갱이가 보이지 않을 정도로 교반하였다. Mix 2.477 g of nickel(II) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich and 1.549 g of cerium nitrate hexahydrate (Cerium(III) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich) with 50 mL of pure water (D.I. water) as a solvent. After preparing the solution, it was stirred at room temperature for about 20 minutes to the extent that grains of the precursor were no longer visible.
그 후 상기 혼합 용액에 펠렛 타입의 γ-알루미나(Al2O3) 지지체(Alfa Aesar) 4.0 g을 투입하고 상온에서 20 rpm의 속도로 6시간 동안 증발기(evaporator)를 이용하여 상기 혼합 용액의 용매를 제거하여 상기 화합물 및 지지체의 혼합물을 얻었다. Afterwards, pellet-type γ-alumina (Al2O3) 4.0 g of support (Alfa Aesar) was added and the solvent of the mixed solution was removed using an evaporator at room temperature at a speed of 20 rpm for 6 hours to obtain a mixture of the compound and support.
용매 제거 후 증발기 내에서 상기 혼합물을 회수하지 않은 상태로 50℃에서 30분 동안 건조시킨다. 상기 건조된 혼합물을 증발기에서 회수하고 이를 400℃에서 6시간 동안 소성하여 암모니아 분해용 비귀금속계 촉매인 Al2O3의 지지체를 갖는 니켈 및 세륨 중량비가 1:1로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 5 g을 얻었다. After removing the solvent, the mixture is dried in an evaporator at 50°C for 30 minutes without recovery. The dried mixture was recovered in an evaporator and calcined at 400°C for 6 hours to produce a nickel-cerium bimetal containing nickel and cerium at a weight ratio of 1:1 with a support of Al 2 O 3 , a non-precious metal catalyst for ammonia decomposition. 5 g of catalyst for ammonia decomposition was obtained.
상기 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 중 니켈 및 세륨 중량%는 각각 10 중량% 및 10 중량%로 포함된다. In the catalyst for decomposing nickel-cerium bimetallic ammonia prepared above, the weight percent of nickel and cerium is included at 10 weight percent and 10 weight percent, respectively.
실시예 2: 비할로겐계 니켈 전구체 및 비할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 600℃)Example 2: Use of non-halogen-based nickel precursor and non-halogen-based cerium precursor compound (1 step, calcination temperature 600°C)
소성온도를 600℃로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제조하여 니켈 및 세륨 중량비가 1:1로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 5 g을 얻었다. 이때 니켈 및 세륨 중량%는 전체 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 중 10 중량% 및 10 중량%로 포함된다. A catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium was prepared in the same manner as in Example 1 except that the calcination temperature was set to 600°C, and a catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium containing nickel and cerium weight ratio was 1:1. 5 g of catalyst was obtained. At this time, nickel and cerium weight% are included as 10% by weight and 10% by weight of the total nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst.
비교예 1-1: 비할로겐계 니켈 전구체 및 할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 400℃)Comparative Example 1-1: Use of non-halogen-based nickel precursor and halogen-based cerium precursor compound (1 step, and sintering temperature 400°C)
질산니켈 6수화물(Nickel(II) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich) 2.477 g과 염화세륨(III) 7수화물(Cerium(III) chloride heptahydrate, Sigma Aldrich) 1.330 g을 사용한 것과 펠렛 타입의 γ-알루미나(Al2O3) 지지체(Alfa Aesar) 4.0 g을 사용한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제조하여 니켈 및 세륨 중량비가 1:1로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 5 g을 얻었다. 이때 니켈 및 세륨의 중량%는 전체 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 중 10 중량% 및 10 중량%로 포함된다. 2.477 g of nickel(II) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich, 1.330 g of cerium(III) chloride heptahydrate, Sigma Aldrich, and pellet-type γ-alumina (Al 2 O 3 ) A catalyst for decomposing nickel-cerium bimetal ammonia was prepared in the same manner as in Example 1 except that 4.0 g of support (Alfa Aesar) was used, and a nickel-cerium bimetal containing nickel and cerium weight ratio of 1:1 was prepared. 5 g of catalyst for ammonia decomposition was obtained. At this time, the weight% of nickel and cerium is included as 10% by weight and 10% by weight of the total nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst.
비교예 1-2: 할로겐계 니켈 전구체 및 비할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 400℃)Comparative Example 1-2: Use of halogen-based nickel precursor and non-halogen-based cerium precursor compound (1 step, sintering temperature 400°C)
염화니켈 6수화물(Nickel(II) chloride hexahydrate, Sigma Aldrich) 2.025 g과 질산세륨 6수화물(Cerium(III) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich) 1.549 g을 사용한 것과 펠렛 타입의 γ-알루미나(Al2O3) 지지체(Alfa Aesar) 4.0 g을 사용한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제조하여 니켈 및 세륨 중량비가 1:1로 포함된 니켈-세륨계 암모니아 분해용 비귀금속계 촉매 5 g을 얻었다. 이때 니켈 및 세륨의 중량%는 전체 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 중 10 중량% 및 10 중량%로 포함된다. Using 2.025 g of nickel(II) chloride hexahydrate, Sigma Aldrich, 1.549 g of cerium(III) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich, and pellet-type γ-alumina (Al 2 O 3 ) A catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium was prepared in the same manner as in Example 1 except that 4.0 g of support (Alfa Aesar) was used, and a nickel-cerium-based ammonia decomposition ratio containing nickel and cerium at a weight ratio of 1:1 was prepared. 5 g of noble metal-based catalyst was obtained. At this time, the weight% of nickel and cerium is included as 10% by weight and 10% by weight of the total nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst.
비교예 1-3: 할로겐계 니켈 전구체 및 할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 400℃)Comparative Example 1-3: Use of halogen-based nickel precursor and halogen-based cerium precursor compound (1 step, sintering temperature 400°C)
염화니켈 6수화물(Nickel(II) chloride hexahydrate, Sigma Aldrich) 2.025 g과 염화세륨(III) 7수화물(Cerium(III) chloride heptahydrate, Sigma Aldrich) 1.330 g을 사용한 것과 펠렛 타입의 γ-알루미나(Al2O3) 지지체(Alfa Aesar) 4.0 g을 사용한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제조하여 니켈 및 세륨 중량비가 1:1로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 5 g을 얻었다. 이때 니켈 및 세륨의 중량%는 전체 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 중 10 중량% 및 10 중량%로 포함된다. 2.025 g of nickel(II) chloride hexahydrate, Sigma Aldrich, 1.330 g of cerium(III) chloride heptahydrate, Sigma Aldrich, and pellet-type γ-alumina (Al 2 O 3 ) A catalyst for decomposing nickel-cerium bimetal ammonia was prepared in the same manner as in Example 1 except that 4.0 g of support (Alfa Aesar) was used, and a nickel-cerium bimetal containing nickel and cerium weight ratio of 1:1 was prepared. 5 g of catalyst for ammonia decomposition was obtained. At this time, the weight% of nickel and cerium is included as 10% by weight and 10% by weight of the total nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst.
비교예 2-1: 비할로겐계 니켈 전구체 및 할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 600℃)Comparative Example 2-1: Use of non-halogen-based nickel precursor and halogen-based cerium precursor compound (1 step, calcination temperature 600°C)
소성온도를 600℃로 한 것을 제외하고는 상기 비교예 1-1과 동일한 방법으로 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제조하여 니켈 및 세륨 중량비가 1:1로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 5 g을 얻었다. 이때 니켈 및 세륨 중량%는 전체 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 중 10 중량% 및 10 중량%로 포함된다. A catalyst for decomposing bimetallic ammonia of nickel-cerium was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1 except that the calcination temperature was set to 600°C to produce bimetallic ammonia of nickel-cerium containing a nickel and cerium weight ratio of 1:1. 5 g of catalyst for decomposition was obtained. At this time, nickel and cerium weight% are included as 10% by weight and 10% by weight of the total nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst.
비교예 2-2: 할로겐계 니켈 전구체 및 비할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 600℃)Comparative Example 2-2: Use of halogen-based nickel precursor and non-halogen-based cerium precursor compound (1 step, calcination temperature 600°C)
소성온도를 600℃로 한 것을 제외하고는 상기 비교예 1-2와 동일한 방법으로 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제조하여 니켈 및 세륨 중량비가 1:1로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 5 g을 얻었다. 이때 니켈 및 세륨 중량%는 전체 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 중 10 중량% 및 10 중량%로 포함된다. A catalyst for decomposing bimetallic ammonia of nickel-cerium was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-2 except that the calcination temperature was set to 600°C to produce bimetallic ammonia of nickel-cerium containing a nickel and cerium weight ratio of 1:1. 5 g of catalyst for decomposition was obtained. At this time, nickel and cerium weight% are included as 10% by weight and 10% by weight of the total nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst.
비교예 2-3: 할로겐계 니켈 전구체 및 할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 600℃)Comparative Example 2-3: Use of halogen-based nickel precursor and halogen-based cerium precursor compound (1 step, calcination temperature 600°C)
소성온도를 600℃로 한 것을 제외하고는 상기 비교예 1-3과 동일한 방법으로 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제조하여 니켈 및 세륨 중량비가 1:1로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 5 g을 얻었다. 이때 니켈 및 세륨 중량%는 전체 니켈-세륨계 암모니아 분해용 비귀금속계 촉매 중 10 중량% 및 10 중량%로 포함된다. A catalyst for decomposing bimetallic ammonia of nickel-cerium was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-3 except that the calcination temperature was set to 600°C to produce bimetallic ammonia of nickel-cerium containing a nickel and cerium weight ratio of 1:1. 5 g of catalyst for decomposition was obtained. At this time, nickel and cerium weight % are included in 10 weight % and 10 weight % of the total nickel-cerium-based non-precious metal catalyst for decomposing ammonia.
<니켈과 세륨의 중량비가 1:0.5로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조> < Preparation of a catalyst for decomposing nickel-cerium bimetallic ammonia containing a weight ratio of nickel to cerium of 1:0.5>
비교예 3: 비할로겐계 니켈 전구체 및 비할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 400℃) Comparative Example 3: Use of a non-halogen-based nickel precursor and a non-halogen-based cerium precursor compound (1 step, and sintering temperature of 400°C)
질산니켈 6수화물(Nickel(II) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich) 2.477 g 및 질산세륨 6수화물(Cerium(III) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich) 0.775 g, 그리고 펠렛 타입의 γ-알루미나(Al2O3) 지지체(Alfa Aesar) 4.25 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제조하여 니켈 및 세륨 중량비가 1:0.5로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 5 g을 얻었다. 이때 니켈 및 세륨 중량%는 전체 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 중 10 중량% 및 5 중량%로 포함된다. 2.477 g of nickel(II) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich, 0.775 g of cerium(III) nitrate hexahydrate, Sigma Aldrich, and a pellet-type γ-alumina (Al 2 O 3 ) support. (Alfa Aesar) A catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium was prepared in the same manner as in Example 1 except that 4.25 g was used, and bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium containing nickel and cerium weight ratio was 1:0.5. 5 g of catalyst was obtained. At this time, nickel and cerium weight % are included in 10 weight % and 5 weight % of the total nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst.
비교예 4: 비할로겐계 니켈 전구체 및 비할로겐계 세륨 전구체 화합물의 이용(1 step, 및 소성 온도 600℃) Comparative Example 4: Use of a non-halogen-based nickel precursor and a non-halogen-based cerium precursor compound (1 step, and sintering temperature of 600°C)
소성 온도를 600℃로 한 것을 제외하고는 상기 비교예 3과 동일한 방법으로 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매를 제조하여 니켈 및 세륨 중량비가 1:0.5로 포함된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 5 g을 얻었다. 이때 니켈 및 세륨 중량%는 전체 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매 중 10 중량% 및 5 중량%로 포함된다. A catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the calcination temperature was set to 600°C, and a catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium containing a nickel and cerium weight ratio of 1:0.5 was prepared. 5 g of catalyst was obtained. At this time, nickel and cerium weight percent are included in 10 weight percent and 5 weight percent of the total nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst.
상기 실시예1 내지 2, 및 비교예 1-1 내지 1-3, 2-1 내지 2-3, 3, 및 4에서 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 대한 350℃ 내지 700℃의 촉매 온도에서의 암모니아 전환율 실험을 하기와 같이 실시하여 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.350°C to 700°C for the catalyst for bimetal ammonia decomposition of nickel-cerium prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1-1 to 1-3, 2-1 to 2-3, 3, and 4. Ammonia conversion rate experiments at catalyst temperatures were conducted as follows, and the results are shown in Table 1 below.
<암모니아 전환율 실험><Ammonia conversion rate experiment>
반응기에 충진된 촉매를 4 vol.% H2/N2 Balance 가스로 700℃에서 약 2시간 30분 동안 환원시킨 후 실험을 실시했다. 실험 시 주입된 암모니아의 순도는 99.9995%이며, 승온 속도는 10℃/min으로 350℃ 내지 700℃의 원하는 온도까지 도달시켰다. GHSV(Gas Hourly Space Velocity)는 3128 h-1이며, 암모니아 전환율은 GC-TCD(Agilent社 6890N)를 사용하여 분석했다.The catalyst charged in the reactor was reduced with 4 vol.% H 2 /N 2 Balance gas at 700°C for about 2 hours and 30 minutes, and then the experiment was conducted. The purity of the ammonia injected during the experiment was 99.9995%, and the temperature increase rate was 10°C/min to reach the desired temperature of 350°C to 700°C. GHSV (Gas Hourly Space Velocity) was 3128 h -1 , and the ammonia conversion rate was analyzed using GC-TCD (Agilent 6890N).
상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매에 관한 실시예 1 및 실시예 2의 경우는 암모니아 분해 촉매 온도인 550℃에서의 암모니아 전환율이 각각 94.2% 및 92.4%이다. 이와 달리 비교예 1-1 내지 2-3, 및 4는 61.5% 내지 73.1%이어서 상기 본 발명의 실시예 1 및 2에 비하여 약 20 내지 30% 낮은 정도의 암모니아 전환율을 나타내고 있다. 다만 비교예 3의 경우는 암모니아 전환율이 88.8%이나, 이러한 비교예 3에 의한 암모니아 전환율 88.8%은 실시예 1 및 실시예 2의 94.2% 및 92.4% 보다는 낮은 전환율이다. As shown in Table 1, in Examples 1 and 2 of the nickel-cerium bimetal ammonia decomposition catalyst of the present invention, the ammonia conversion rates at 550°C, which is the ammonia decomposition catalyst temperature, are 94.2% and 92.4%, respectively. . On the other hand, Comparative Examples 1-1 to 2-3 and 4 showed ammonia conversion rates of 61.5% to 73.1%, which were about 20 to 30% lower than those of Examples 1 and 2 of the present invention. However, in the case of Comparative Example 3, the ammonia conversion rate of 88.8% is lower than the 94.2% and 92.4% of Examples 1 and 2.
상기와 같이 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매는 암모니아 분해 촉매 온도인 550℃에서도 92% 이상의 높은 암모니아 전환율을 나타내는 효과를 나타내고 있다.As described above, the nickel-cerium bimetallic ammonia decomposition catalyst of the present invention shows the effect of exhibiting a high ammonia conversion rate of more than 92% even at 550°C, which is the ammonia decomposition catalyst temperature.
따라서 본 발명의 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매는 550℃의 비교적 낮은 온도에서도 높은 암모니아 전환율을 나타내므로 공정상 경제적인 장점을 나타내어 산업상 이용 가능성이 있다.Therefore, the method for producing a catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium of the present invention and the catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium produced by the method exhibit a high ammonia conversion rate even at a relatively low temperature of 550°C, making it economical in the process. It has advantages and has potential for industrial use.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.Above, the present invention has been described in detail with preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. possible.
Claims (6)
(b) 상기 (a) 단계의 혼합 용액에 촉매 지지체를 혼합 후, 증발기(evaporator)를 통해 용매를 제거하여 지지체에 니켈 및 세륨을 함침시키는 단계;
(c) 상기 (b) 단계의 니켈 및 세륨이 함침된 지지체를 건조 후, 400℃ 내지 600℃ 이하에서 소성을 하는 단계:를 포함하며,
상기 니켈 및 세륨 전구체는 비할로겐계 화합물이고,
상기 니켈 및 세륨 전구체의 사용량은 니켈 전구체 중의 니켈의 중량 대 세륨 전구체 중의 세륨의 중량 비율이 1:1이 되는 양인 것을 특징으로 하는, 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법(a) dissolving nickel and cerium precursors simultaneously in a solvent to form a nickel-cerium mixed solution;
(b) mixing the catalyst support with the mixed solution of step (a), removing the solvent through an evaporator, and impregnating the support with nickel and cerium;
(c) drying the support impregnated with nickel and cerium in step (b) and then firing it at 400°C to 600°C or lower,
The nickel and cerium precursors are non-halogen-based compounds,
The amount of the nickel and cerium precursors used is such that the ratio of the weight of nickel in the nickel precursor to the weight of cerium in the cerium precursor is 1:1. Characterized by a method for producing a catalyst for decomposing bimetallic ammonia of nickel-cerium
상기 (a) 단계의 용매는 메탄올, 에탄올, 헥산, 톨루엔, 증류수, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법According to paragraph 1,
A method for producing a catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium, characterized in that the solvent in step (a) is selected from the group consisting of methanol, ethanol, hexane, toluene, distilled water, and mixtures thereof.
상기 (a) 단계의 니켈 및 세륨 전구체의 사용량은, 전체 촉매 중량에 대하여 니켈과 세륨이 10 내지 40중량% 비율로 담지될 수 있는 양인 것을 특징으로 하는, 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법According to paragraph 1,
The amount of nickel and cerium precursors used in step (a) is an amount that can support nickel and cerium in a ratio of 10 to 40% by weight based on the total weight of the catalyst. Manufacturing method
상기 (a) 단계의 니켈-세륨 혼합 용액은 상온에서 사용된 니켈 및 세륨 전구체가 완전히 용매에 녹을 때까지 교반하여 제조하고,
상기 (b) 단계의 증발기(evaporator)를 통한 용매의 제거는, 사용되는 용매를 상온에서 10 내지 30 rpm의 속도로 5시간 내지 10시간 동안 이루어지며,
상기 (c) 단계의 니켈 및 세륨이 함침된 지지체의 건조는, 상기 (b) 단계의 증발기(evaporator) 내부에서 이루어지며, 이때의 온도 및 건조 시간은 약 40℃ 내지 60℃ 및 30분 내지 1시간인 것을 특징으로 하는, 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매의 제조방법According to paragraph 1,
The nickel-cerium mixed solution in step (a) is prepared by stirring at room temperature until the nickel and cerium precursors used are completely dissolved in the solvent,
The removal of the solvent through the evaporator in step (b) is carried out at room temperature and at a speed of 10 to 30 rpm for 5 to 10 hours,
Drying of the nickel and cerium-impregnated support in step (c) is carried out inside the evaporator in step (b), and the temperature and drying time at this time are about 40°C to 60°C and 30 minutes to 1. Method for producing a catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium, characterized in that the time
Ni-Ce/X
[화학식 1]
상기 화학식 1에서 X는 촉매 지지체이고,
상기 화학식 1에서 니켈과 세륨의 담지 함량은 전체 촉매 중량에 대해 10 내지 40중량% 비율이며, 이때의 니켈과 세륨의 중량비는 1:1인 것을 특징으로 하는, 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매.A catalyst for bimetal ammonia decomposition of nickel-cerium, produced by the production method of any one of claims 1 to 4 and represented by the following formula (1),
Ni-Ce/X
[Formula 1]
In Formula 1, X is a catalyst support,
In Formula 1, the supported content of nickel and cerium is 10 to 40% by weight based on the total catalyst weight, and the weight ratio of nickel and cerium at this time is 1:1. A catalyst for bimetallic ammonia decomposition of nickel-cerium. .
상기 촉매 지지체로는 CeO2, ZrO2, TiO2, MgO, Al2O3, V2O5, Fe2O3, Co3O4, Ce-ZrOx, MgO-Al2O3, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 니켈-세륨의 바이메탈 암모니아 분해용 촉매.
According to clause 5,
The catalyst support includes CeO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , MgO, Al 2 O 3 , V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , Co 3 O 4 , Ce-ZrO x , MgO-Al 2 O 3 , and these. A catalyst for decomposing bimetallic ammonia of nickel-cerium, characterized in that it is at least one selected from the group consisting of a mixture of.
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| KR20080002881A (en) | 2007-10-26 | 2008-01-04 | 즈도케미 쇼쿠바이 가부시키가이샤 | Ammonia decomposition catalyst and process for decomposition of ammonia using the catalyst |
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