KR880001778B1 - 촉매지지체 코우팅용 알루미나 조성물에 의한 촉매지지체의 코우팅 방법 및 이와같이 수득된 촉매지지체 - Google Patents

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Description

촉매지지체 코우팅용 알루미나 조성물에 의한 촉매지지체의 코우팅 방법 및 이와같이 수득된 촉매지지체
본 발명은 촉매지지체 코우팅용 알루미나 조성물에 의한 촉배지지체의 코우팅방법 및 이와같이 수득된 촉매지지체에 관한 것이다. 특히, 그의 표면이 미공질(microprosity) 및 조공질(macroporosity)를 동시에 나타내는 촉매 지지체를 얻을 수 있는 금속 또는 세라믹 기질(substrate) 코우팅용 조성물에 관한 것이다.
그 위에 촉매적 활성상(active phase)이 침적된 내화 산화물의 층 또는 필름으로 피복된 기질로 부터 형성된 촉매가 여러가지 기상반응에 사용된다. 그러므로 활성상이 침적된 위에 알루미나필름 또는 층으로 피복된 불황성이며 단단한(모노리드식) 벌집구조형의 세라믹 또는 금속 기질로 이루어진 촉매에 의하여, 가솔린으로 작동하는 내연엔진 및 디젤엔진의 배기가스를 촉매적으로 정제할 수 있다.
내화산화물 특히 알루미나의 필름으로 세라믹 모노리드식 구조를 피복하는 것은 비교적 쉬우나, 금속 모노리드식 구조를 피복하는 것은 훨씬 더 어려우므로, 예를 들어, 알루미늄을 함유하는 강철을 사용할 필요가 있는데, 이 알루미늄 함유 강철은 내화산화물 필름 또는 산화물 필름 또는 알루미나층을 효과적으로 정착시키기 위하여 표면이 산화된다.
지금까지는, 기질을 사전처리 하지 않고 세라믹기질 또는 금속 기질에 직접 똑같이 잘 정착될 수 있으며, 세라믹기질 또는 금속기질과 피막을 형성하는 내화산화물 필름 또는 층간의 결합력이 우수한 조성물이 존재하지 않았다.
촉매지지체 코우팅용 알루미나 조성물이 미국 특허 제3554929호에 공지되어 있다. 이 특허에 기재된 알루미나 조성물은 5∼10%의 콜로이드 베마이트 및 비표면적이 50∼600㎡/g이고 분자크기가 8∼60미크론인 활성 알루미나 입자 90∼95%로 이루어져 있다. 이 특허의 실시예 1에 따라, 상술한 알루미나 조성물로 알루미늄 몸체(5052합금, 2.5%의 마그네슘 포함)를 피복하기 위하여, 우선, 몸체를 주로 멀라이트를 포함하고 충분량의 결정질 알루미나와 소량의 비결정성 물질을 함유하는 층으로 코우팅할 필요가 있다.
이 미국 특허에 따라, 여기에서 주장된 큰 비표면적을 갖는 알루미나 조성물은 사전처리 없이 금속 표면을 직접 피복할 수 없다. 더구나, 이 미국 특허에 따라 수득된 비표면적이 큰 피막은 만족스런 다공성 특징을 나타내지 않는데 ; 사실상, 수득된 피막은 미공성이며 양호한 촉매 효율에 필수적인 조공성을 나타내지 않는다.
본 발명자는 금속 또는 세라믹 표면에 직접 사용할 수 있으며 그의 표면층 미공성 및 다공성을 동시에 나타내는 촉매 지지체를 얻을 수 있는 촉매 지지체 코우팅용 알루미나 조성물을 개발하였으며 ; 수득된 지지체는 매우 제한된 내부 확산에 의한 급속한 반응 및 예를 들어 내연기관의 배기 가스 처리와 같은 점진적인 독작용(poisoning)을 갖는 반응을 위한 촉매제조에 매우 적합하다.
본 발명은, 사실상, 조성물의 분산부(dispersed part)를 구성하는 결합제 및 비분산부를 구성하는 충전제로 이루어지고, 조성물의 수중 분산도가 10∼60%이며 조성물의 비분산부의 입자 크기 분포에 있어, 존재하는 알루미나 입자의 평균지름이 1∼15미크론이고 이들 입자의 70%이상이 평균 지름의 1/2∼2배 사이의 지름을 가짐을 특징으로 하는 촉매 지지체 코우팅용 알루미나 수성 조성물에 관한 것이다.
본 발명을 위해, 분산도는 이 조성물을 원심분리 한 후 완전한 콜로이드 현탁액에 잔존하는 알루미나의 비율이다. 이 분산도는 다음과 같이 측정된다 ; 전체 알루미나 농도를 100g/l 로 만들기 위하여 알루미나의 수성 조성물을 희석하고 ; 이용액 100㎤를 10분간 격렬히 교반시키고 ; 그런다음, 이 용액을 3000회/분의 속도로 10분간 원심 분리시켜 ; 가라앉은 부분을 가라앉지 않은 알루미나 콜로이드 현탁액으로 이루어진 부분으로 부터 분리하고 ; 분리된 부분을 하소시켜 무게를 재어, 분산도를 조성물중 전체 알루미나의 양에서 분리된 알루미나의 양을 뺀다음 다시 처음 조성물 중 전체 알루미나의 양으로 나눈 비율로 표시한다.
본 발명에 따라, 알루미나 수성 조성물의 수중 분산도는 10∼60%, 바람직하게는 10∼40%이고, 조성물의 비분산 부분의 입자 분포는, 존재하는 알루미나 입자의 직경이 1∼15미크론이고, 이들 입자중의 70%이상이 평균 지름의 1/2∼2배의 지름을 갖는다.
조성물의 비분산 부분은 본래 충전제로 이루어져 있으나, 이 비분산 부분의 적은 부분은 결합제로 이루어질 수도 있다.
조성물의 분산부의 질량비율은 10∼60%, 바람직하게는 10∼40%이다. 따라서, 조성물의 비분산부의 중량비율은 40∼90%, 바람직하게는 60∼90%이다.
본 발명에 따라, 알루미나 결합제는 본래 소량의 비분산 알루미나와 함께 또는 없이 분산 알루미나 부분으로 이루어져 있는데 ; 분산부는 결합제의 70중량%이상을 나타낸다.
사용된 알루미나 결합제는 열 또는 화학적 방법에 의하여 겔화 또는 응고될 수 있어야만 한다.
열에 의한 겔화 또는 응고는 이 분야 공지의 기술이며 결합제를 형성하는 알루미나의 수성 현탁액 또는 분산액으로 부터 물을 증발시킴으로써 이룩될 수 있다. 화학적 방법에 의한 겔화 또는 응고 역시 이 분야 공지의 기술이며 결합제를 형성하는 알루미나 수성 현탁액 또는 분산액의 pH를 알루미나의 등전점인 9이상까지 증가시킴으로써 이룩될 수 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 알루미나 결합제는 특히 콜로이드 범위, 즉 약 2000Å 이하의 입자로 이루어진 미소 또는 초미 베마이트의 수성 현탁액 또는 분산액이다.
미소 또는 초미베마이트의 수성 현탁액 또는 분산액은, 이 분야의 기술에 공지된바와 같이, 이들 물질을 물 또는 산성수 중에서 교질화 시킴으로써 얻을 수 있다. 본 발명에 따라 사용된 미소 또는 초미 베마이트는, 특히, 프랑스 특허 제1261182 및 1381282호, 또는 본 출원인 명의의 유럽 특허 제15196호에 기재된 방법에 따라 수득되어 왔다.
특히, 프랑스 특허 제1261182호에는, 염기성 염화알루미늄, 염기성 질산 알루미늄, 수산화알루미늄, 알루미나 겔 또는 알루미나 콜로이드 용액으로 부터 얻을 수 있는 알루미나 수성 분산액을 1가의 산라디칼 존재하 가열함으로써 미소 또는 초미 베마이트를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 바이말(Baymal)이란 상표로 듀퐁사(Du Pont de Nemours)에 의해 시판된 이 생산품은 그의 비 표면적이 일반적으로 250∼350㎡/g인 미소 또는 초미 섬유성 베마이트이다.
프랑스 특허 제1381282호에는, 특히, Al2O13를 기준으로 계산해서 35중량%의 알루미나 및 이 알루미나중 Al2O13분자당 0.05∼0.5중량%량의 1가산이온을 포함하는 비결정질 수화 알루미나 겔의 현탁액 또는 고상물을 60∼150℃의 온도에서 15시간∼10일간 숙성시킴을 특징으로 하는 미소 또는 초미 베마이트의 제조방법이 기재되어 있는데, 상기 고상물은 계속적으로 침전되는 알루미나겔을, pH8∼9에서, 알루민산나트륨 및 질산 용액으로부터 꺼내어 세척 및 여과함으로써 얻을 수 있다. 이 생성물의 비표면적은 일반적으로 200∼600㎡/g이다.
유럽 특허 제15196호에는, 하이드라질라이트를 급속히 탈수시킴으로써 수득된 활성 알루미나 분말을 pH 9이하의 수성 매질중 고온기체의 기류중에서 처리함으로써 적어도 초미 베마이트의 형태인 베마이트를 생산하는 방법이 기재되어 있다.
본 발명에 따른 알루미나 결합제로는 슈도-베마이트, 비결정질 알루미나 겔, 수산화알루미늄 겔 또는 초미 하이드라질라이트로 부터 수득된 수성 현탁액 또는 분산액이 사용될 수 있다.
슈도-베마이트는, 특히 미국 특허 제3630670호에 기재된 방법에 따라, 알칼리금속 알루미네이트 용액을 무기산 용액과 반응시킴으로써 제조된다. 이것은 또한 프랑스 특허 제1357830호에 기재된 방법에 따라 약50g/l의 알루미나가 분산액중에 존재하는 농도의 반응물로 부터 pH9, 주위온도 보다 약간 높은 온도에서 침전시킴으로써 제조할 수 있다.
비결정지 알루미나겔은, 특히 기사 "알코아페이퍼(Alcoa paper) No. 19(19 72)-P9∼12"에 기재된 방법 그리고 특히 알루미네이트와 산의 반응, 또는 알루미늄 염과 염기의 반응, 또는 알루미네이트와 알루미늄 염과의 반응, 또는 알루미늄 알코올레이트의 가수분해 또는 염기성 알루미늄염의 가수분해에 의하여 제조될 수 있다.
수산화알루미늄 겔은, 특히, 미국 특허 제3268295 및 3245919호에 기재된 종래의 기술에 따라 제조된 것일 수 있다.
초미 하이드라질라이트는, 특히 알루미나중 Al2O13분자당 0.10의 일가산이온을 함유하는 고상물 형태의 알루미나겔을 주위 온도 내지 60℃의 온도에서 숙성시킴으로써, 프랑스 특허 제1371808호에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다.
본 발명의 변형된 방법에 따라, 알루미나 결합제는 알루미나 결합제와 동일한 특징을 나타내는 실리카 현탁액 또는 분산액에 의하여 적어도 부분적으로 치환될 수 있다.
본 발명에 따라, 알루미나 충전제는 본래 조성물 중에 분산되어 있는 소량의 분산성 알루미나와 함께 또는 없이 비분산성 알루미나부분으로 이루어지는데 ; 비분산성 부는 충전제의 약 90중량%를 나타낸다. 본 발명에 따라, 본질적으로 충전제를 이루고 있는 조성물의 비분산부의 입자크기 분포는 존재하는 알루미나 입자의 평균 지름이 1∼15마이크론이고, 이들 입자중의 70%이상이 지름이 평균지름의 1/2∼2인 입자들이다. 사용되는 알루미나 충전제는 상술한 특징을 나타내는 것이면 어떤 알루미나 화합물이어도 무방하다. 특히, 하이드라질라이트, 바이어라이트, 베마이트, 슈도-베마이트 및 비결정질 또는 본래 비결정질 알루미나의 겔과 같은 알루미나의 수화 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전이 알루미나로 이루어지고, 로, 카이, 이타, 감마, 카파, 쎄타, 델타 및 알파로 이루어진 군으로 부터 한가지 이상의 상을 포함하는 탈수 또는 부분적으로 탈수된 형의 이 화합물들을 사용할 수 있다.
특별히 이들 입자들은 필요한 경우 분쇄 및 체질한 후 하기의 방법중의 하나에 따라 수득된 알루미나 충전제를 사용할 수 있다.
알루미늄 염의 수용액을 알칼리 금속 알루미네이트 용액으로 침전시켜 수득된 침전을 분무화한 다음 pH가 4.5∼7인 수용액 중에 재현탁시키고, 수득된 알루미나 슬러리를 분무화하여 건조시킨 다음, 이 생성물을 세척, 건조 및 하소시키는 방법(이 방법은 미국 특허 제35203654호에 기재되어 있음) ; 또는 pH7.5∼11에서 침전시킨 알루미나겔을 세척 및 회수하여 재현탁시키고, 이 생성물을 입구 온도 350∼1000℃의 고온 기체의 기류 중에서 급속히 탈수시킨 다음 하소시키는 방법(이 방법은 프랑스 특허 제2221405호에 기재되어 있음) ; 또는 알루미나겔을 pH7∼10.5에서 침전시키고 이 침전을 pH10∼11에서 숙성시키고, 수득된 슬러리를 균질화하고 250∼550℃에서 분무화 한 다음 하소시키는 방법(이 방법은 영국 특허 888772호에 기재되어 있음) ; 또는 알칼리 금속 알루미네이트를 30∼75%의 온도에서 무기산에 의하여 침전시키고, 이 생성물을 pH7, 약 35∼70℃의 제2반응기에서 숙성시켜, 수득된 슬러리를 혼합물을 위한 반응기로 재순환시키고, 이 생성물을 여거하여 세척 및 분무 건조시킨 다음 하소시키는 방법(이 방법은 미국 특허 제3630670호에 기재되어 있음) ; 또는 알루미늄의 수산화물 또는 옥시수산화물, 및 특히 하이드라질라이트를 소기의 적절한 장치중에서 고온 기체의 기류에 의하여 장치로의 기체의 입구 온도가 일반적으로 약 400∼1200℃이며 수산화물 또는 옥시수산화물과 고온기체와의 접촉시간은 일반적으로 1초∼4.5초가 되도록 급속히 탈수시키는 방법(이와 같은 활성 알루미나 분말의 제법은, 특히, 프랑스 특허 제1108011호에 기재되어 있음) ; 또는 고온 기체의 기류 중에서 하이드라질라이트의 급속한 탈수에 의하여 수득된 활성 알루미나 분말을 pH9이하의 수성 매질중에서 처리하여 분무에 의하여 건조시키고 하소시키는 방법(이 방법은 유럽 특허 제15196호에 기재되어 있음).
여러가지 방법에 따라 수득된 알루미나 충전제는 두 그룹으로 분류할 수 있다. 첫번째 그룹은 건조 후 적절한 경우 하소시킴으로써 수득된, 요구되는 분산도를 나타내는 충전제에 관한 것이다. 이들 생성물은 수득된 채로, 필요한 경우 분쇄 및 체질 후에 충전제로서 사용된다. 두번째 그룹은 건조후 수득된, 원하는 분산도를 나타내지 않는 충전제에 관한 것이다. 이들 충전제들은 사용되기 위하여 300℃이상의 온도에서 하소 및 필요한 경우 분쇄 및 체질이 필요하다.
본 발명의 변형방법에 따라, 알루미나 충전제는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 스칸듐, 이트륨, 란타나이드, 칼륨, 인듐, 탈륨, 실리콘, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 토륨, 게르마늄, 주석, 납, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 레늄, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연 및 비스무트의 산화물 중에서 선택된 한가지 산화물로 치환될 수 있다.
본 발명은 또한 방금 기술된, 촉매지지체 코우팅용 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 조성물의 제조방법중 첫번째 구체적인 예에 따라, 충전제 및 결합제를 분말의 형태로 혼합할 수 있다.
분말 형태의 결합제는 베마이트, 슈도-베마이트, 비결정질 알루미나겔, 수산화 알루미늄겔 또는 비교질상태의 초미 하이드라질라이트와 같은 여러가지 물질로 구성될 수 있다. 그리고, 분말 혼합물을 물 또는 산성수와 접촉시킨다. 충전제, 결합제 및 물의 혼합물은 최종 조성물의 pH가 4이하, 최종 조성물의 분산도의 비율이 10∼60%가 되도록 제조한다.
본 발명에 의한 조성물의 제조방법중 두번째 구체적인 예에 따라 분말형의 충전제 및 알루미나 분산액 또는 현탁액 형태의 결합제를 교반하, 조성물의 분산도가 10∼60%로, 최종적인 조성물의 pH가 4이하로 되도록 혼합한다.
본 발명의 조성물 제조방법은 고려하지 않고, 본 조성물은 촉매 지지체 코우팅용으로 사용될 수 있기 위하여, 10∼800센티포아즈의 점도를 가져야만 한다. 이와 같은 점도 값은 특히 조성물중 총 알루미나의 농도를 10∼40중량%로 제한 하거나 또는 조성물에 카르복시메틸셀룰로우즈, 카르복시에틸셀룰로오즈, 크산탄검, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴레이트 같은 유기 농조화게(thickener)를 가함으로써 수득될 수 있는데, 이들 유기 농조화제 들은 특히 조성물의 매질 및 조성물이 촉매 지지체 코우팅에 사용되기 전까지 보존하여야할 시간에 적합해야만 한다.
본 발명은 또한 미공성 및 조공성을 동시에 나타내는 본 발명의 조성물에 의하여 수득된 피막에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조성물은 세라믹 또는 금속 기질을 포함하는 촉매 지지체의 코우팅에 직접 사용될 수 있다. 이것은 본 발명의 조성물이 주는 중요한 잇점중의 하나이다. 본 발명의 조성물이 코우팅에 사용되는 경우, 기질은 깨끗이 되어야만 하는데, 이를 위하여, 코우팅하기전에 이를 탈지하거나 또는 산매질(예, 클로르황산)중에서 피클링시키는 것이 유리하다.
본 발명의 조성물에 의한 기질의 코우팅은 다음과 같이 수행된다 :
본 발명의 조성물 중에 세라믹 또는 금속 기질을 함침하고, 기질의 모든 채널을 채우기 위하여, 기질의 채널을 통하여 조성물을 흘려보내고, 기질의 채널을 부분적으로 배수시킨 다음, 예를들어, 압축공기의 기류로 깨끗이 청소하고, 조성물을 열 또는 화학적 방법에 의하여 응고시킨후, 그리고 필요하면, 이 생성물을 300℃이하에서 건조하고, 본 조성물로 코우팅된 기질을 300∼1100℃에서 하소시킨다. 하소온도는 원하는 피막의 비표면적에 따라 선택된다.
상술한 점도 특성을 갖는 본 발명의 조성물에 의한 피막의 두께는 약 2∼100미크론이다. 수득된 조성물에 대해서는, 수득된 조성물의 두께와 사용된 조성물의 점도 사이에는 준직선의 관계가 있다.
피복 공정에서 수득된 층의 두께를 증가시키기 위하여 하소시킨 후 2차, 계속해서 3차 공정을 수행할 수 있다.
그의 표면층에 미소다공성 및 조다공성을 동시에 나타내는, 본 발명의 조성물에 의해 금속 또는 세라믹 기질을 코우팅함으로써 수득된 촉매 지지체는, 피막의 공극 분포가 다음과 같은바, 0.05∼0.50㎤/g의 공극부피는 직경 0.1∼0.5미크론인 가공으로 이루어지고, 0∼0.40㎤/g의 공극 부피는 직경 0.5∼1 미크론의 기공으로 이루어지고, 0∼0.40㎤/g의 공극 부피는 직경 1∼20미크론의 기공으로 이루어지고 그리고 0.3∼0.9㎤/g의 공극부피는 직경 0.1미크론 이하의 기공으로 이루어진다.
피막의 비표면적은 20∼350㎤/g이다.
이 피막은 총 공극부피는 0.35㎤/g∼2.2㎤/g, 바람직하게는 0.5∼1.5㎤/g이다.
사용조건이 이를 필요로 하는 곳에서, 수득된 촉매 지지체는 그의 알루미나 표면층이 열에 안정화될 수 있도록 처리될 수 있다. 이 분야의 기술에 공지된 바와 같이, 이 처리는 실리카, 알칼리토금속 또는 회토류 금속에 의해 수행될 수 있다.
수득된 지지체는 매우 한정된 내부 확산에 의한 매우 급속한 반응, 및 예를 들어, 내연기관의 배기가스 처리뿐 아니라 수소 탈황화, 수소 탈금속화 및 수소 탈질 같은 석유 생성물의 모든 수소처리와 같은 점진적인 독작용에 의한 반응을 위한 촉매 생산에 매우 적합하다. 이들은 또한 탈수, 개질, 증기 개질, 탈수소할로겐화, 히드로크래킹, 수첨, 탈수소 및 탄화수소 또는 기타 유기 화합물의 탈수소 환화반응에서 황 화합물로 부터 황을 분리하는 반응(클라이스 촉매분해), 및 산화 및 환원 반응에 사용될 수 있다.
하기의 실시예는 본 발명을 설명하는 것이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
[실시예 1]
본 발명에 따른 조성물의 제조 : 알루미나 결합제(Ⅰ)는 다음과 같이 제조된다 ; 하이드라질라이트를 800℃의 고온 기체 기류중에서 0.5초간 탈수시켜 얻은 알루미나 5000g을 pH1의 질산용액을 함유하는 오오토클 레이브에 도입한다. 이 현탁액을 180℃에서 4시간동안 교반시킨다. 알루미나 결합제(Ⅰ)로 구성된 생성된 현탁액을 분말로 만들기 위하여 150℃에서 분무건조 시킨다. 이 분말을 X-선으로 분석하면 섬유성 베마이트 구조를 나타낸다.
이 분말의 일부를 600℃에서 2시간 동안 하소시키면 알루미나 충전제(Ⅱ)가 수득된다.
이 충전제 및 결합제는 다음과 같은 분산도를 나타낸다.
Figure kpo00001
분말 형태의 알루미나 결합제(Ⅰ) 150g을 1000㎤의 증류수에 분산시키고, 혼합물을 10분간 교반시킨 다음, 300g의 알루미나 충전제(Ⅱ)를 더가하여 혼합물을 다시 10분간 교반시킨다.
수득된 조성물의 분산도는 25%이고 그의 점도는 70센터포아즈 이고, 비 분산부의 입도 분포는 입자의 평균지름이 7.2미크론이고 입자의 81%가 직경이 평균 직경의 1/2∼2배이다.
촉매 지지체는 세라믹 모노리드식 구조를 본 조성물로 피복함으로써 수득된다.
400오리피스/인치2를 갖는 코오디어라이트 모노리드식 구조가 사용된다.
채널이 완전히 채워질때까지 모노리드식 구조를 완전히 함침시킨 다음 배수시켜 300 l/hour의 공기 기류중에서 깨끗이 청소한다.
110℃에서 건조시킨 후, 모노리드식 구조를 600℃에서 하소시킨다.
수득된 피막의 특징은 다음과 같다 :
두께=63미크론
비표면적=192㎡g-1
Figure kpo00002
[실시예 2]
본 발명에 따른 조성물의 제조 : 실시예 1의 알루미나 결합제(Ⅰ)이 결합제로서 사용되고 실시예 1의 알루미나 충전제(Ⅱ)가 충전제로서 사용된다.
분말 형태의 알루미나 결합제(Ⅰ)120g을 330g의 알루미나 충전제(Ⅱ)와 혼합한다.
이 혼합물을 교반하 1200g의 증류수에 도입하고 질산으로 pH를 3.5로 조절한다.
수득된 조성물의 분산도는 19%이고 점도는 55센티포아즈이다. 비분산부의 입도 분포는 평균 입경이 7.5미크론이고 입자의 78%가 지름이 평균 지름의 1/2∼2배이다.
촉매 지지체는 금속 모노리드식 구조를 본 조성물로 피복함으로써 수득된다.
600오리피스/인치2을 갖는 통상의 스테인레스 스틸의 금속모노리드식 구조가 사용되며, 상술한 조성물로 실시예 1과 동일한 처리를 한다.
수득된 피막의 특징은 다음과 같다 :
두께=35미크론
비표면적=185㎡g-1
Figure kpo00003
[실시예 3]
본 발명에 따른 조성물의 제조 : 알루미나 결합제(Ⅲ)은 다음과 같이 제조된다 : 알루민산 나트륨 용액을 pH8.7에서 질산으로 계속해서 침전시키고 ; 8시간 숙성시킨 후, 침전을 여거하고 세척하여 오오토클레이브에서 재현탁시키고 교반하면서 110℃에서 24시간 동안 유지한다. 수득된 알루미나 결합제(Ⅲ)로 이루어진 현탁액을 분말화 하기 위하여 110℃에서 분무건조 시킨다. X-선 분석에 의하면, 이 분말은 섬유성 초미 베마이트 구조를 나타내고 ; 수중 분산도는 90%이다.
분말형의 알루미나 결합제(Ⅲ) 40g을 1200㎤의 증류수에 분산시키고, 질산으로 pH를 2.5로 조절하고 : 피막을 열-안정성으로 만들기 위하여 310g의 알루미늄 충전제(Ⅱ) 및 16g의 질산 란타늄을 교반하 가한다. 수득된 조성물은 다음과 같은 특징을 갖는다.
분산도 : 12%
점 도 : 110센티포아즈
비-분산부의 입도 분포는 다음과 같은바, 존재하는 입자의 평균지름은 8.1 미크론이고, 입자의 75%는 지름이 평균 지름의 1/2∼2배이다. 촉매 지지체는 세라믹 모노리드식 구조를 본 조성물로 코우팅함으로써 수득된다 : 코오디어라이트 모노리드식 구조가 사용되며 실시예 1과 동일한 방법이 상술한 조성물과 함께 사용된다.
수득된 피막의 특징은 다음과 같다 :
두 께=63미크론
비 표 면 적=210㎡g-1
Figure kpo00004
[실시예4]
본 발명에 따른 조성물의 제조 : 입자의 평균 지름을 2미크론 이하로 만들기 위하여 알루미나 충전제(Ⅱ)를 재분쇄한 다음, 지나치게 작거나 또는 지나치게 조악한 입자를 제거하기 위하여 가려낸다. 이 처리후, 충전제의 입도 분포는 다음과 같다 : 입자의 평균지름은 2.6미크론이고 이 입자의 83%가 지름이 평균 지름의 1/2∼2이다.
210g의 분쇄 알루미나 충전제(Ⅱ) 및 45g의 분말형의 알루미나 결합제(Ⅲ)을 1200㎤의 물에 분산시키고 ; 최종 pH를 질산을 가하여 3.7로 조절한다.
수득된 조성물은 다음과 같은 특징을 갖는다. :
분산도 : 16%
점 도 : 40센티포아즈
비분산부의 입도 분포는 다음과 같은바, 존재하는 입자의 평균 크기는 2.5미크론이고, 이들 입자의 84%가 지름이 평균 지름의 1/2∼2배인 입자이다. 촉매 지지체는 금속 모노리드식 구조를 조성물로 피복함으로써 수득된다.
본 조성물은, 실시예 1의 방법을 사용하여, 통상의 스테인레스 스틸의 금속 모노리드식 구조를 상술한 조성물로 피복하기 위하여 사용된다.
수득된 피막은 다음과 같은 특징을 갖는다 :
두께=13미크론
비표면적=201㎡g-1
Figure kpo00005
[실시예 5]
본 발명에 따른 조성물의 제조 : 알루미나 충전제(Ⅳ)는 다음과 같이 제조된다 : 하이드라질라이트를 800℃의 고온 기체 기류 중에서 0.5초간 탈수시켜 얻은 알루미나 5kg을 1시간 동안 볼밀로 분쇄한다음 패들 그라인더로 골라낸 다음 마지막으로 500℃에서 1시간 동안 하소시킨다.
수득된 알루미나 충전제(Ⅳ)의 특징은 다음과 같다 :
분 산 도 : 5%
비표면적 : 295㎡g-1
입도분포 : 입자의 평균 지름이 12미크론이고 이들 입자중 71%가 지름이 평균 지름의 1/2∼2배인 입자이다.
285g의 알루미나 충전제(Ⅳ) 및 분말 형태의 알루미나 결합제(Ⅰ)를 1200㎤의 물에 분산시킨다.
수득된 조성물의 특징은 다음과 같다 :
분산도 : 35%
점 도 : 95센티포아즈
비분산부의 입도 분포는 다음과 같은 바, 존재하는 입자의 평균 지름이 13.2미크론이고, 이들 입자중 78%는 지름이 평균 지름의 1/2∼2배인 입자이다.
촉매 지지체는 세라믹 모노리드식 구조를 본 조성물로 피복함으로써 수득된다 : 본 조성물은 실시예 1에 기재된 방법에 의하여 300오리피스/인치2을 갖는 코오디어라이트 모노리드식 구조를 피복하기 위하여 사용된다.
수득된 피막의 특징은 다음과 같다.
두께=70미크론
비표면적=245㎡g-1
Figure kpo00006
그러므로, 본 발명에 따른 알루미나 조성물은 금속 또는 모노리드식 구조를 피복하기 위하여 직접 사용될 수 있으며, 미공성 및 조공성을 동시에 나타내는 표면층을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

Claims (2)

  1. 수중 분산도는 10∼60%이며, 조성물의 비분산부의 입도 분포는 구성성분인 알루미나 입자들의 평균지름이 1∼15미크론이 되도록 하는 분포이고, 이들 입자중 70∼90%는 평균지름의 1/2∼2배인 지름을 가지며, 분산부의 중량비율은 10∼60% 및 비분산부의 중량비율은 40∼90%이고, 점도가 10∼800센티포아즈인, 분산부를 구성하는 결합제와 비분산부를 구성하는 충전제로 이루어진 촉매지지체 코우팅용 알루미나 수성 조성물에 세마믹 또는 금속기질을 함침시키고, 기질의 모든 채널을 채우기 위하여 기질의 채널을 통하여 상기의 조성물을 흘려보내고, 기질의 채널을 부분적으로 배수시킨 다음, 압축공기의 기류로 깨끗이 하고, 조성물을 열 또는 화학적 방법에 의하여 응고시키고, 이 생성물을 300℃이하의 온도에서 건조시킨 후, 조성물로 피복된 기질을 300∼1100℃의 온도에서 하소시킴을 특징으로 하는, 세라믹 또는 금속기질로 이루어진 촉매지지체를 상기의 알루미나 수성 조성물로 피복시키는 방법.
  2. 피막의 미공성 및 조공성을 동시에 나타내고, 피막에 있어 0.05∼0.50㎠/g의 공극부피는 직경 0.1∼0.5미크론의 공극으로 이루어지고, 0∼0.40㎠/g의 공극부피는 직경 0.5∼1미크론의 공극으로 이루어지고, 0∼0.40㎠/g의 공극부피는 1∼20미크론의 공극으로 이루어지고 0.3∼0.9㎠/g의 공극부피는 0.1미크론 이하의 공극으로 이루어진 공극분포를 갖고, 피막의 비표면적이 20∼350㎠/g이며 피막의 총 공극부피가 0.35∼2.2㎠/g임을 특징으로 하는, 수중 분산도는 10∼60%이며, 조성물의 비분산부의 입도 분포는 구성성분인 알루미나 입자들의 평균지름이 1∼15미크론이 되도록 하는 분포이고, 이들 입자중 70∼90%는 평균지름의 1/2∼2배인 지름을 가지며, 분산부의 중량비율은 10∼60% 및 비분산부의 중량비율은 40∼90%이고, 점도가 10∼800센티포아즈인, 분산부를 구성하는 결합제와 비분산부를 구성하는 충전제로 이루어진 촉매지지체 코우팅용 알루미나 수성 조성물로 금속 또는 세라믹 기질을 코우팅함으로써 수득된 촉매지지체.
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