KR960008935B1 - 디젤 엔진 배기 가스-정화 촉매 - Google Patents

디젤 엔진 배기 가스-정화 촉매 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

디젤 엔진 배기 가스-정화 촉매
본 발명은 디젤 엔진 배기 가스-정화 촉매에 관한 것이다.
최근에는, 디젤 엔진 배기 가스내의 미세입자 물질이 특히 환경 및 위생적으로 문제점이 되고 있다.(이들 미세입자 물질은 주로 고체 탄소 미세입자, 황산 염과 같은 황 미세입자, 액체 또는 고체 고분자량 탄화수소 미세입자 등을 포함한다. 이후에, 이를 포괄적으로 미세입자 물질로 언급한다.) 그 이유는 이들 미세입자 물질의 대부분이 1미크론 이하의 입자크기를 가져서, 쉽게 공기중에 떠다니게 되므로 호흡시 인간의 몸속으로 쉽게 흡입되기 때문이다. 그러므로, 디젤 엔진으로부터 이들 미세입자 물질이 배출될때 엄격하게 조절하기 위한 연구가 행해지고 있다.
한편으로는, 연료 분사 압력을 보다 높히고 연료 분사 시간을 조절함으로써 개선한 디젤 엔진에 있어서는, 디젤 엔진으로부터 배기되는 미세입자 물질의 양을 어느 정도까지는 감소시킨다. 그러나, 감소 정도가 충분하지 않고, 더구나 주로 액체 고분자량 탄화수소로 구성되고 있고 유기 용매에 가용성인, 미세입자 물질에 함유되어 성분(SOF)은 상기 개선된 디젤 엔진에 의해서 제거되지 않아서 미세입자 물질내의 SOF 비율을 증가시킨다. SOF는 발암인자와 같은 해로운 성분을 함유하고 있기 때문에, 미세입자 물질 뿐만이 아니라 또한 SOF의 제거는 이제 중요한 문제점이다.
미세입자 물질을 제거하기 위한 방법으로써, 여기에서 촉매적 방법이 연구되었는데, 이는 탄소 미세입자를 연소시킬 수 있는 촉매 물질이 그 위에 침착되어 있는 세라믹 폼(ceramic foam), 와이어 매쉬(wire mesh), 메탈 폼(metal foam), 월 플로우-형 세라믹 허니컴(wall flow-type ceramic honeycomb), 오픈 플로우-형 세라믹 허니컴(open flow type ceramic honeycomb) 또는 메탈 허니컴과 같은 내화성 삼차원 구조물을 포함하는 촉매를 사용하여 디젤 엔진의 배기 가스내의 미세입자 물질을 포획하고 통상적인 디젤 엔진의 작동 조건하에서의 배기 가스의 배기 조건(가스 조성 및 온도)하에서 또는 전기 가열기와 같은 가열수단을 사용함으로써 탄소 미세입자를 제거하는 것으로 구성된다.
디젤 엔진의 배기 가스를 정화시키기 위한 촉매로서, 일반적으로 요구되는 성능은 하기와 같다. (a) 탄소 미세입자 뿐만이 아니라 비연소 탄화수소 및 일산화탄소와 같은 해로운 성분을 저온에서의 연소에 의해 높은 효율로 제거할 수 있어야 하고, (b) 연료로서 사용되는 경유에 다량 함유되어 있는 황 성분으로부터 유도된 이산화황(SO2)을 삼산화황(SO2)으로 산화시킬 수 있는 능력이 낮아서, 술페이트(연료로서 사용되는 경우에 다량으로 함유되어 있는 황 성분의 삼산화항(SO2)으로의 산화에 의해 형성된 삼산화황 또는 황산연무)의 형성이 저해될 수 있어야 하고, (c) 과부하 하에서 연속 작동을 견딜 수 있어야 한다(즉 고온하에서의 높은 내구성).
지금까지, 연소에 의한 탄소 미세입자 제거 효율을 증진시키기 위하여 다양한 제안이 만들어졌다. 예를 들면, 일본국 공개특허 공보 제24,597/1980호는 플라티늄족 원소 촉매로서의, 로듐(7.5%)-플라티늄 합금, 플라티늄/팔라듐(50/50) 혼합물, 그 위에 팔라듐이 침착되어 있는 탄탈륨 옥사이드 또는 세륨 옥사이드를 포함하는 촉매, 팔라듐 및 75중량% 이하의 플라티늄을 포함하는 합금을 공개한다. 이들 촉매 또한 SOF의 제거에 효율적이다.
또한, 일본국 공개 특허 공보 제129,030/1986호, 제149,222/1986호 및 제146,314/1986호는 주요 활성 성분으로서 팔라듐 및 로듐, 그에 첨가하여 알칼리금속, 알칼리토금속, 구리, 란타늄, 아연 및 망간 등을 포함하는 촉매 조성물을 공개하고 있으며, 일본국 공개특허 공보 제82,944/1984호는 구리, 알칼리금속, 몰리브덴 및 바나듐으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 및 플라티늄, 로듐 및 팔라듐으로부터 선택된 적어도 하나의 금속의 조합을 포함하는 촉매 조성물을 공개한다.
또한, 디젤 엔진 배기 가스중의 SOF를 제거하기 위한 촉매로서, 가스 흐름에 평행한 관통 구멍을 갖는 개방형 허니컴-형상의 신규 금속 산화 촉매가 보고되어 있다(SAE Paper, 810263).
그러나, 상기한 통상적인 모든 촉매가 SOF의 연소 또는 제거에 의하여 탄소미세 입자를 어느 정도까지 제거하는데 효과적이기는 하나, 그들은 이산화황을 매우 산화시키기 때문에, 형성되는 술페이트의 양이 증가되고, 전체 미세입자 물질의 제거율이 보다 낮아지고 이들 술페이트는 새로운 환경문제를 유발할 수 있기 때문에 단점을 갖는다.
즉, 디젤 엔진 배기 가스-정화 촉매로서 요구되는 상기 성능(a), (b) 및 (c)는 SOF 제거를 완전히 만족시키는 촉매는 아직 발견되지 않았다.
그러므로, 본 발명의 목적은 디젤 엔진 배기 가스내의 미세입자 물질을 효율적으로 제거할 수 있는 디젤 엔진 배기-가스 정화 촉매를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 디젤 엔진 배기 가스내의 탄소미세 입자뿐만 아니라 비연소 탄화수소 및 일산화탄소와 같은 해로운 성분을 저온에서 연소시켜서 제거할 수 있는 성능을 가지며 또한 이산화황을 단지 낮은 비율로만 산화시켜서 술페이트의 형성을 저해할 수 있는 디젤 엔진 배기 가스-정화 촉매를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 디젤 엔진 배기 가스내의 SOF를 효율적으로 제거할 수 있는 디젤 엔진 배기 가스-정화 촉매를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 양호한 고온 내구성을 가지며 아무런 실질적인 문제를 야기함이 없이 디젤 자동차내로 충진될 수 있는 디젤 엔진 배기-가스 정화 촉매를 제공하는 것이다.
집중적인 연구결과, 본 발명자들은 팔라듐, 플라티늄 및 로듐으로부터 선택된 적어도 하나의 귀금속이 그 위에 분산되어 있고 침착되어 있는 티타니아를 포함하는 촉매성분이 그 위에 침착되어 있는 내화성 삼차원 구조물을 포함하는 촉매가 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하였다.
그러므로, 본 발명에 따르면, 팔라듐, 플라티늄 및 로듐으로부터 선택된 적어도 하나의 귀금속이 분산되어 있고 침착되어 있는 티타니아를 포함하는 촉매 성분이 그 위에 침착되어 있는 내화성 삼차원 구조물을 포함하는 디젤 엔진 배기 가스-정화 촉매가 제공된다.
본 발명의 촉매에 있어서, 촉매 성분은 팔라듐, 플라티늄 및 로듐으로부터 선택된 적어도 하나의 귀금속이 그 위에 침착되어 있는 티타니아를 포함한다. 귀금속의 캐리어 지지체로서 티타니아를 사용함으로써, 효과가 특별하게 나타나는데, 예를들면 SOF, 비연소 탄화수소 및 일산화탄소와 같은 해로운 성분이 낮은 온도에서도 정화될 수 있으며, 술페이트의 형성도 촉매가 이산화황을 산화시키는 능력이 낮기 때문에 저해될 수 있다(이후에, 이 효과를 이산화황 산화 저해 효과로 언급한다).
예를 들면, 침착 지지체로서 알루미나를 사용하는 촉매는 디젤 엔진 배기 가스내의 SOF, 비연소 탄화수소 및 일산화탄소와 같은 해로운 물질을 정화하는 효과를 갖는다. 그러나, 350℃ 이상의 배기 가스의 처리에 있어서는, 상기 촉매가 이산화황을 매우 산화시킬 수 있기 때문에, 이산화황의 산화가, 특히 디젤 엔진 배기 가스의 온도 상승시에 발생하므로 술페이트가 형성되어 미세입자 물질의 증가를 결과한다. 또한, 침착지지체로서 실리카를 사용하는 촉매는 단지 SOF, 비연소 탄화수소 및 일산화탄소와 같은 해로운 성분을 산화시킬 능력만이 현저하게 낮다.
본 발명의 침착 지지체로서 사용되는 티타니아의 물리적 성질은 특별하게 제한이 있는 것은 아니나, 디젤 자동차에의 실제적인 적용에 있어서는 1 내지 82m2/g, 바람직하게는 5 내지 60m2/g의 비표면적을 갖는 티타니아를 사용하는 것이 바람직하다.
1m2/g의 비표면적을 갖는 티타니아가 사용된다면, 팔라듐, 플라티늄 및 로듐의 분산성이 낮아지고, SOF, 비연소 탄화수소 및 일산화탄소와 같은 해로운 성분을 저온에서 산화시킬 수 있는 능력이 낮아지고 이산화황의 산화를 저해하는 효과도 또한 낮아진다. 한편, 80m2/g 이상의 비표면적을 갖는 티타니아는 바람직하지 못한데, 이는 디젤 엔진 배기 가스내에서 열적으로 안정하지 못하며 열적으로 변화하여, 예를들면 삼차원 구조물로부터 박리되게 된다.
본 발명의 촉매의 제조에 있어서, 팔라듐의 출발물질로서, 팔라듐 니트레이트, 팔라듐 클로라이드 팔라듐 테트라민 클로라이드, 팔라듐 술피드 착물염 등이 사용될 수 있다. 또한 플라티늄의 출발물질로서는, 클로로플라틴산, 디니트로디아미노플라티늄, 플라티늄 테트라민 클로라이드, 플라티늄 술피드 착물염 등이 사용될 수 있다. 또한, 로듐의 출발물질로서는, 로듐 니트레이트, 로듐 클로라이드, 헥사아민로듐 클로라이드, 로듐 술피드 착물염 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 촉매는 내화성 삼차원 구조물 위에, 팔라듐, 플라티늄 및 로듐으로부터 선택된 적어도 하나의 귀금속이 분산되고 침착되어 있는 티타니아를 포함하는 촉매성분을 침착시킴으로써 수득될 수 있다.
내화성 삼차원 구조물로서는, 세라믹 폼, 오픈 플로우 세라믹 허니컴, 월 플로우형 허니컴 모노리쓰, 오픈 플로우 메탈 허니컴, 메탈 폼, 메탈 메쉬 등이 사용될 수 있다. 특히, 디젤 엔진 배기 가스가 배기 가스 1m3당 100mg 이하의 양으로 미세입자 물질을 함유하고 물질의 SOF 함량이 20% 이상일때, 오픈 플로우형 세라믹 허니컴 또는 오픈 플로우형 메탈 허니컴이 내산화성 삼차원 구조물로서 바람직하게 사용된다.
또한, 고온 내구성을 증진시키거나 산화능력을 조절하기 위하여, 본 발명의 촉매내의 상기 촉매 성분은 필요하다면 스칸듐, 이트륨, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴 및 네오디뮴과 같은 희토류 원소, 리튬, 나트륨 및 칼륨과 같은 알칼리금속 및 베릴륨, 마그네슘 및 칼슘과 같은 알칼리토금속 및 금, 은, 구리 및 아연으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 함유할 수 있다.
본 발명의 촉매에 침착된 티타니아, 팔라듐, 플라티늄 및 로듐의 양은 내산화성 삼차원 구조물의 1리터(이후에는 L로 나타냄)당 바람직하게는 각각 5 내지 200g, 0 내지 6g, 0 내지 6g 및 0 내지 3g이다. 바람직하게, 플라티늄, 팔라듐 및 로듐으로부터 선택된 적어도 하나의 귀금속이 티타니아에 침착되는 양의 비율(귀금속/티타니아 중량비)은 0.001/1 내지 0.2/1의 범위이다.
필요에 따라서 촉매 성분에 첨가되는 상기 원소의 침착 양은 내화성 삼차원 구조물의 L당 그의 산화물로 나타내어 바람직하게는 50g 이하이다.
본 발명의 촉매를 제조하는 방법에 있어서는 특별한 제한은 없으나 예를들면 하기 방법에 의해 제조될 수 있다.
(1) 티타니아의 미세 분말을 습윤 분쇄시킴으로써 슬러리화한다. 내화성 삼차원 구조물을 슬러리에 침지시키고 과량의 슬러리를 제거한 후에, 80 내지 250℃에서 건조시키고 300 내지 850℃에서 소성시킨다. 내화성 삼차원 구조물을 특정량의 귀금속 화합물을 함유하는 수용액내에 침지시키고, 과량의 용액을 제거한 후에, 80 내지 250℃에서 건조시킨 다음 300 내지 850℃에서 소성하여 목적하는 촉매를 수득한다.
(2) 티타니아를 특정량의 귀금속 화합물을 함유하는 수용액내에 넣어서 용액이 침투되도록 한다. 결과 티타니아를 80 내지 250℃에서 건조시킨 다음 300 내지 850℃에서 소성시켜서 귀금속 성분을 티타니아상에 분산시키고 침착시킨다. 상기 귀금속 성분이 그 위에 침착되어 있는 티타니아 미세 분말을 습윤 분쇄에 의해 슬러리화 시킨다. 내화성 삼차원 구조물을 이 슬러리내에 침지시키고, 과량의 슬러리를 제거한 후에 80 내지 250℃에서 건조시키고 300 내지 850℃에서 소성시켜 목적 촉매를 수득한다.
본 발명의 촉매는 저온에서의 연소에 의해 탄소미세 입자 뿐만이 아니라 비소성 탄화수소 및 일산화탄소와 같은 해로운 성분을 제거하는 성능이 뛰어나며, 또한 이산화황을 산화시키는 능력도 낮기 때문에 술페이트의 형성이 저해될 수 있다. 그러므로 본 발명의 촉매는 디젤 엔진 배기 가스내의 미세입자 물질의 양을 낮추는데 있어서 월등하므로, 본 발명의 촉매를 사용함으로써 디젤 엔진 배기 가스를 효과적으로 정화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 촉매는 SOF를 제거하는 능력에 있어서 월등하므로 디젤 엔진 배기 가스를 정화하는데 매우 효과적이다.
또한, 본 발명의 촉매는 고온 내구성에 있어서 훌륭하며, 디젤 자동차 내로 아무런 실질적인 문제없이 충진될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 촉매는 디젤 엔진 배기 가스-정화 촉매로서 매우 유용하다.
본 발명의 하기 실시예에서 보다 상세히 설명될 것이다.
[실시예 1]
35m2/g의 비표면적을 갖는 1kg의 티타니아를 팔라듐 20g의 팔라듐 니트레이트, 로듐 2g의 로듐 니트레이트를 탈이온수에 용해시킴으로써 제조한 수용액내에 넣는다. 충분히 교반시킨 후에, 결과 티타니아를 150℃에서 3시간 동안 건조시키고 500℃에서 2시간 동안 소성시켜 팔라듐 및 로듐이 분산되어 있고 침착되어 있는 티타니아 미세입자를 수득한다. 1kg의 티타니아 미세입자를 습윤 분쇄에 의해 슬러리화시킨다.
이렇게 수득된 슬러리내에 단면적 제곱 인치당 약 400개의 오픈 플로우 가스 플로우 셀을 갖는 직경 5.66인치×길이 6.00인치의 실린더형 코디에라이트(cordierite) 허니컴 캐리어를 침지시킨다. 과량의 슬러리를 제거한 후에, 캐리어를 150℃에서 2시간 동안 건조시키고 500℃에서 1시간 동안 소성시켜서 촉매를 수득한다.
이 촉매내에 침착된 티타니아, 팔라듐 및 로듐의 양은 구조물 L당 각각 50g, 1g 및 0.1g이다.
[실시예 2]
78m2/g의 비표면적을 갖는 1kg의 티타니아를 팔라듐 10g의 팔라듐 클로라이드 및 로듐 1g의 헥사민로듐 클로라이드, 10g의 구리 술페이트 및 27g의 프라세오디뮴 니트레이트를 탈이온수에 용해시킴으로써 제조한 수용액내에 넣는다. 충분히 교반시킨 후에, 결과 티타니아를 150℃에서 3시간 건조시키고 600℃에서 1시간 소성시켜서, 팔라듐, 로듐, 산화구리 및 프라세오디뮴 산화물이 분산되어 있고 침착되어 있는 티타니아 미세입자를 수득한다.
1kg의 이들 미세입자를 습윤 분쇄에 의해 슬러리화시키고, 슬러리내에 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 코디에라이트 허니컴 캐리어를 침지시킨다. 과량의 슬러리를 제거한 후에, 캐리어를 150℃에서 2시간 동안 건조시킨 다음 400℃에서 1시간 동안 소성시켜서 촉매를 수득한다.
촉매내에 침착된 티타니아, 팔라듐, 로듐, 구리 산화물(CuO) 및 프라세오디뮴 산화물(Pr6O11)의 양은 구조물 L당 각각 100g, 1g, 0.1g, 0.5 및 1g이다.
[실시예 3]
15m2/g의 비표면적을 갖는 1kg의 티타니아를 40g의 플라티늄의 클로로플라틴산 및 10g의 로듐의 로듐니트레이트의 수용액에 넣는다. 충분히 교반시킨 후에, 티타니아를 180℃에서 2시간 동안 건조시킨 다음 700℃에서 1시간 동안 소성시켜서 플라티늄 및 로듐이 분산되어 있고 침착되어 있는 티타니아 미세입자를 수득한다.
500g의 이들 미세입자를 습윤 분쇄에 의해 슬러리화시키고 이 슬러리에 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 코디에라이트 허니컴 캐리어를 침지시킨다. 과량의 슬러리를 제거한 후에, 캐리어를 150℃에서 3시간 동안 건조시킨 후에 800℃에서 1시간 동안 소성시켜서 촉매를 수득한다.
촉매내에 침착된 티타니아, 플라티늄 및 로듐의 양은 구조물 L당 각각 10g, 0.4g 및 0.1g이다.
[실시예 4]
120m2/g의 비표면적을 갖는 1kg의 티타니아를 14.3g의 팔라듐의 팔라듐 술피드 착물염, 37.6g의 은 니트레이트 및 522g의 아연 니트레이트를 함유하는 수용액내에 넣는다. 충분히 교반시킨 후에, 티타니아를 150℃에서 3시간 동안 건조시키고 500℃에서 1시간 동안 소성시켜서 팔라듐, 은 산화물 및 아연 산화물이 그 위에 분산되어 있고 침착되어 있는 티타니아 미세입자를 수득한다.
1kg의 이들 미세입자를 습윤 분쇄에 의해 슬러리화시키고, 이 슬러리에 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 코디에라이트 허니컴을 침지시킨다. 과량의 슬러리를 제거한 후에, 티타니아를 150℃에서 2시간 동안 건조시키고 750℃에서 1시간 동안 소성시켜서 촉매를 수득한다.
촉매내에 침착된, 티타니아, 파라듐, 은 산화물(Ag2O) 및 아연 산화물(ZnO)의 양은 구조물 L당 각각 70g, 1g, 2g 및 10g이다.
[실시예 5]
6m2/g의 비표면적의 티타니아 1kg의 습윤 분쇄에 의해 슬러리화시키고, 이 슬러리내에 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 코디에라이트 허니컴 캐리어를 침지시킨다. 과량의 슬러리를 제거한 후에, 캐리어를 150℃에서 3시간 동안 건조시키고 500℃에서 1시간 동안 소성시켜서 그 위에 지르코니아가 침착되어 있는 구조물을 수득한다.
이 구조물을 탈이온수에 10.5g의 팔라듐의 팔라듐 산화물, 10.5g의 플라티늄의 디니트로디아미노플라티늄 및 110g의 사마륨 니트레이트를 용해시킴으로써 제조한 2.5L의 수용액내에 침지시킨다. 과량의 용액을 제거한 후에, 구조물을 150℃에서 3시간 동안 건조시키고 500℃에서 2시간 동안 소성시켜서 촉매를 수득한다.
촉매내에 침착된 티타니아, 팔라듐, 플라티늄 및 사마륨 옥사이드(Sm2O3)의 양은 구조물 L당 각각 25g, 0.5g, 0.5g 및 2g이다.
[실시예 6]
52m2/g의 비표면적을 갖는 1kg의 티타니아를 20g의 팔라듐의 팔라듐니트레이트 및 528g의 프라세오디뮴 니트레이트를 함유하는 수용액내에 넣는다. 충분히 교반시킨 후에, 티타니아를 150℃에서 3시간 동안 건조시키고 500℃에서 1시간 동안 소성시켜서 플라티늄 및 프라세오디뮴이 분산되어 있고 침착되어 있는 티타니아 미세입자를 수득한다.
1kg의 이들 미세입자를 습윤 분쇄에 의해 슬러리화시키고, 이 슬러리내에 단면적 제곱인치당 약 400개의 오픈 플로우 가스 플로우 셀을 갖는 직경 5.66인치×길이 6.0인치의 실린더형 스테인리스 강철 허니컴 캐리어를 침지시킨다. 과량의 슬러리를 제거한 후에 캐리어를 150℃에서 2시간 동안 건조시키고 500℃에서 1시간 동안 소성시켜서 티타니아플라티늄 프라세오디뮴 산화물 미세입자가 그 위에 침착되어 있는 촉매를 수득한다.
촉매내에 장착된 티타니아, 플라티늄 및 프라세오디뮴 산화물의 양은 구조물 L당 50g, 1g 및 10g이다.
[실시예 7]
40m2/g의 비표면적을 갖는 1kg의 티타니아를 80g의 팔라듐의 팔라듐 니트레이트 및 8g의 로듐의 로듐니트레이트를 탈이온수에 용해시킴으로써 제조한 수용액내에 넣는다. 충분히 교반시킨 후에, 티타니아를 150℃에서 3시간 동안 건조시킨 다음 500℃에서 2시간 동안 소성시켜서 티타니아-팔라듐-로듐 미세입자를 수득한다.
500g의 이들 미세입자를 습윤 분쇄에 의해 슬러리화 시켜서 티타니아-팔라듐-로듐 미세입자를 함유하는 슬러리를 수득한다.
이 슬러리내에 세라믹 골격에 형성된 셀의 갯수가 길이 1인치당 12이고 약 90%의 공극율을 갖는 직경 5.66인치×길이 6.00인치의 실린더형 코디에라이트 세라믹 폼을 침지시킨다. 과량의 슬러리를 제거한 후에, 폼을 150℃에서 2시간 동안 건조시키고 500℃에서 2시간 동안 소성시켜서 그 위에 티타니아-팔라듐-로듐 미세입자가 침착되어 있는 촉매를 수득한다.
생성된 촉매내에 침착된 티타니아, 팔라듐 및 로듐의 양은 구조물 L당 각각 25g, 2g 및 0.2g이다.
[비교예 1]
실시예 1의 티타니아 대신에 52m2/g의 비표면적을 갖는 알루미나를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 공정을 반복하여 촉매를 수득한다.
결과 촉매내에 침착된 실리카, 팔라듐 및 로듐의 양은 구조물 L당 각각 50g, 1g 및 0.1g이다.
[비교예 2]
실시예 1의 티타니아 대신에 85m2/g의 비표면적을 갖는 알루미나를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 공정을 반복하여 촉매를 수득한다.
촉매내에 침착된 알루미나, 팔라듐 및 로듐의 양은 구조물 L당 각각 50g, 1g 및 0.1g이다.
[비교예 3]
실시예 3의 티타니아 대신에 52m2/g의 비표면적을 갖는 실리카를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 3의 공정을 반복하여 촉매를 수득한다.
촉매내에 침착된 실리카, 플라티늄 및 로듐의 양은 구조물 L당 각각 10g, 0.4g 및 0.1g이다.
[비교예 4]
실시예 3의 티타니아 대신에 85m2/g의 비표면적을 갖는 알루미나를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 3의 공정을 반복하여 촉매를 수득한다.
촉매내에 침착된 알루미나, 팔라듐 및 로듐의 양은 구조물 L당 각각 10g, 0.4 및 0.1g이다.
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 4에서 수득한 촉매내에 침착된 각각의 성분의 양을 표 1에 나타낸다.
[촉매의 평가]
각각의 촉매를 하기 방법에 따라서 디젤 엔진 배기 가스를 정화시키는 성능에 대하여 평가한다.
이 방법에 있어서는, 과급 직접 분사 디젤 엔진(4-기통, 2800cc) 및 연료로서 그의 황 함량이 0.06중량%인 경유를 사용한다.
각각의 촉매를 엔진의 배기 가스내로 충진시키고, 2500rpm의 완전 부하 엔진 회전수 및 600℃의 촉매 주입 온도의 조건하에서 300시간 직접 시험을 실행한다.
결과 촉매를 2000rpm의 엔진 회전수, 3.0kg.m의 토르크 및 200℃의 촉매 주입온도의 조건하에서 1시간 동안 공기 노출시킨다. 작동조건을 2000rpm의 엔진 회전수 및 14.0kg.m의 토르크로 전환시킨다. 그후, 촉매 베드로 들어가기(주입)전의 특정지점 및 촉매 베드로부터 나온(배출) 후의 특정지점에서의 배기 가스내의 미세입자 물질의 함량을 촉매 주입온도가 400℃로 고정된 조건하에서 통상적인 희석 터널 방법에 따라서 측정하여 미세입자 물질의 정화율(%)을 결정한다.
또한, 희석 터널 방법에 의하여 포획된 미세입자 물질을 디클로로메탄 용액으로 추출시킨다. SOF의 배기량은 추출전 및 후의 미세입자 물질의 중량변화로부터 계산하여 SOF의 정화물을 측정한다.
또한, 촉매 베드로 들어가기전의 배기 가스 및 촉매 베드를 통과한 후의 배기 가스내의 이산화황, 기체상 탄화수소 일산화탄소의 분석을 동시에 실행하여 그들의 전환율(%)을 측정한다.
결과를 표 2에 나타낸다.

Claims (5)

  1. 팔라듐, 플라티늄 및 로듐으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 귀금속과 스칸듐, 이트륨, 희토류원소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 금, 은, 구리 및 아연으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 추가 성분이 그 위에 분산되어 있고 침착되어 있는 티타니아를 포함하는 촉매성분이 그 위에 침착되어 있는 내화성 삼차원 구조물을 포함하는 디젤 엔진 배기 가스 정화 촉매로서 티타니아의 비표면적이 1 내지 60m2/g이고, 추가 성분이 내화성 삼차원 구조물의 리터당 1.5 내지 12g의 양으로 침착되어 있는 디젤 엔진 배기 가스 정화 촉매.
  2. 제1항에 있어서, 내화성 삼차원 구조물의 리터당 5 내지 200g의 티타니아, 0 내지 6g의 팔라듐, 0 내지 6g의 플라티늄 및 0 내지 3g의 로듐이 침착되어 있으며, 단 귀금속/티타니아의 중량비는 0.001/1 내지 0.2/1인 촉매.
  3. 제1항에 있어서, 티타니아의 비표면적이 5 내지 60m2/g인 촉매.
  4. 제1항에 있어서, 내화성 삼차원 구조물이 오픈 플로우형 세라믹 허니컴(open flow type ceramic honeycomb) 또는 오픈 플로우형 메탈 허니컴(metal honeycomb)인 촉매.
  5. 제1항에 있어서, 내화성 삼차원 구조물이 세라믹 폼(ceramic foam)인 촉매.
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