KR20140143968A - 메조기공 αＭｎ₂Ｏ₃를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 ＳＣＲ 촉매 및 이의 제조방법 - Google Patents
메조기공 αＭｎ₂Ｏ₃를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 ＳＣＲ 촉매 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140143968A KR20140143968A KR1020130065799A KR20130065799A KR20140143968A KR 20140143968 A KR20140143968 A KR 20140143968A KR 1020130065799 A KR1020130065799 A KR 1020130065799A KR 20130065799 A KR20130065799 A KR 20130065799A KR 20140143968 A KR20140143968 A KR 20140143968A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nitrogen oxide
- mesoporous
- scr catalyst
- catalyst
- nitrogen
- Prior art date
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 152
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 40
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 36
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 24
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 10
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018380 Mn(NO3)2.6H2 O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N dinitrogen pentaoxide Chemical compound [O-][N+](=O)O[N+]([O-])=O ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFPZPJSADLPSON-UHFFFAOYSA-N dinitrogen tetraoxide Chemical compound [O-][N+](=O)[N+]([O-])=O WFPZPJSADLPSON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LZDSILRDTDCIQT-UHFFFAOYSA-N dinitrogen trioxide Chemical compound [O-][N+](=O)N=O LZDSILRDTDCIQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 2
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010018910 Haemolysis Diseases 0.000 description 1
- -1 Manganese (III) nitrate hexahydrate Chemical class 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 208000015114 central nervous system disease Diseases 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- AZLYZRGJCVQKKK-UHFFFAOYSA-N dioxohydrazine Chemical compound O=NN=O AZLYZRGJCVQKKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000008588 hemolysis Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- YMKHJSXMVZVZNU-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YMKHJSXMVZVZNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- MMIPFLVOWGHZQD-UHFFFAOYSA-N manganese(3+) Chemical compound [Mn+3] MMIPFLVOWGHZQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010412 oxide-supported catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
- B01D53/9409—Nitrogen oxides
- B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
- B01D53/9427—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrous oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/643—Pore diameter less than 2 nm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/647—2-50 nm
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
본 발명은 메조기공 α-Mn2O3를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매 및 이를 이용한 질소산화물 분해 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 암모니아 SCR 촉매는 현저한 질소산화물 저감 효율을 갖는다.
Description
본 발명은 메조기공 α-Mn2O3를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매 및 이를 이용한 질소산화물 분해 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 암모니아 SCR 촉매는 현저한 질소산화물 저감 효율을 갖는다.
화석연료가 연소할 때 발생하는 질소 산화물(NOx)은 온실효과(N2O) 뿐만 아니라 산성비의 원인으로 작용하며, O3, HCHO, PAN 등의 각종 산화제를 생성하여 2차 오염 및 광화학 스모그를 유발시킨다. 또한, 인체의 호흡기 세포를 파괴하여 호흡기 질환을 유발하며, 용혈작용 및 중추신경계 장애를 초래한다.
질소 산화물을 저감하기 위한 기술은 크게 i) 촉매와 환원제를 함께 사용하는 선택적 촉매 환원 기술, ii) 촉매 없이 환원제만을 사용하는 선택적 비촉매 환원 기술, 및 iii) 가열로내의 연소상태를 제어하는 저-낙스 버너(Low-NOx burner) 기술로 나누어볼 수 있다. 그 중에서, 선택적 촉매 환원기술이 제거효율, 선택도, 및 경제적인 면에서 가장 우수하여 널리 사용되고 있다.
선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 기술에 사용되고 있는 촉매 중에서, WO3 또는 MoO3를 첨가시킨 V2O5/TiO2 촉매는 활성 및 SO2에 대한 내구성이 다른 촉매들에 비해 높기 때문에 상업적으로 널리 사용되고 있다. 그러나, 상기 V2O5/TiO2 촉매는 오직 300-400℃의 온도 범위 내에서만 높은 활성을 나타낸다. 따라서, 발전소 및 보일러에서 황이 포함되어 있는 연료를 사용하는 경우, 상기 온도를 유지하기 위해서는 SCR 공정이 탈황장치나 집진장치 이전에 설치되어야 하는데, 이러한 경우에 Flue gas 내의 미세 입자의 농도와 촉매에 영향을 줄 수 있는 다른 오염물질의 농도가 매우 높아서 촉매의 잦은 피독 현상 및 수명이 줄어드는 단점이 있다. 또한 이를 방지하기 위하여 SCR 공정을 후단에 설치하게 되면 배출되는 가스의 온도가 낮아져 촉매의 효율이 저하되거나 효율을 높이기 위해 재가열장치 등 추가적인 열원이 요구되는 문제가 있다. 더욱이, 150-500℃ 정도의 배기가스의 넓은 온도창을 가진 디젤엔진에는 적용이 불가능하다는 한계가 있다.
이러한 문제를 개선하기 위해서 250 ℃ 이하의 저온에서 높은 활성을 나타내는 SCR 촉매의 연구가 많이 진행되고 있으며, 단일 금속산화물 촉매, 복합 금속산화물 촉매, 금속산화물 담지 촉매, 제올라이트 촉매 등 많은 연구자들에 의해 연구되어 왔다. 그 중에서 망간산화물 계열의 촉매는 200℃ 이하의 저온에서 운전이 가능한 것으로 알려져 있으며, 저온 SCR 촉매로서 높은 활성이 나타나는 것으로 보고되기 때문에 많은 주목을 받고 있다. 특히 다양한 담체 (Al2O3, TiO2, ZrO2, CeO2, Zeolite 등)에 Mn을 첨가하거나 또는 단일 망간산화물 촉매를 질소산화물 저감 반응에 적용한 연구들이 많이 보고되고 있다.
한편 망간산화물을 SCR 촉매로서 이용한 종래의 방법들은 여러 담체에 망간을 낮은 농도로 담지하거나 망간산화물 자체를 이용하는 방법으로서, 비교적 망간 농도가 낮거나 적은 표면적으로 인하여 질소산화물과 활성물질인 망간과의 상호 작용이 다소 낮은 문제점이 있었다.
본 발명자들은 메조포러스 물질을 이용하여 표면적이 넓은 메조기공 α-Mn2O3를 제조함으로써 저온에서의 선택적 촉매환원 반응의 효율성을 증진시킨 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매 및 이를 이용한 질소산화물 분해 방법을 제공하고자 한다.
일 측면에 따르면, 메조기공 α-Mn2O3를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매가 제공된다. 상기 촉매는 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상 또는 70% 이상의 질소산화물 저감 효율을 가질 수 있다.
다른 측면에 따르면, 메조기공 α-Mn2O3를 이용하여 질소산화물을 분해하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 메조기공 α-Mn2O3를 NH3를 사용하여 질소산화물과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 질소산화물의 분해 반응 장치를 나타낸다.
도 2는 실시예 2에 따른 질소산화물의 저감효율을 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 2에 따른 질소산화물의 저감효율을 나타낸 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이고, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 안될 것이다.
메조기공 α-Mn2O3를 이용하여 현저한 질소산화물 저감 효율을 갖는 암모니아 SCR 촉매 및 이를 이용한 질소산화물의 분해 방법을 제공하고자 한다.
일 구현예에 따르면, 메조기공 α-Mn2O3를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매가 제공된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "질소산화물(NOx)"이란 소각로, 발전소와 같은 고정오염원과 자동차, 선박 등의 이동오염원에서 배출되는 질소성분 및 연료 중에 함유된 질소성분이 산소와 결합하여 생성된 화합물을 의미한다.
상기 질소산화물은 N20(Nitrous Oxide), NO(Nitric Oxide), N2O2(Dinitrogen Dioxide), M2O3(Dinitrogen Trioxide), NO2(Nitrogen Dioxide), N2O4(Dinitrogen Tetroxide), N2O5(Dinitrogen Pentoxide)를 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction: SCR)"이란 환원제로서 암모니아(NH3), 우레아(Urea) 및 탄화수소(CO) 등을 사용하여 질소산화물을 인체에 무해한 기체인 질소와 수증기로 분해하는 방법을 의미한다. SCR에서 환원제로서 암모니아를 사용하는 경우, 질소산화물은 하기의 화학식에서와 같이 제거될 수 있다:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
상기 구현예에서, 본원발명에 따른 촉매는 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상 또는 70% 이상의 질소산화물 저감 효율을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 촉매는 175℃의 온도에서 약 90%의 질소산화물 저감 효율을 나타냈으며, 100℃ 이상의 온도에서도 약 40%의 질소산화물 저감 효율을 나타내었다.
상기 구현예에서, 메조기공 α-Mn2O3를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매는 하기의 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
(a) 메조포러스 물질에 산화망간 전구체 용액을 함침시키는 단계,
(b) 산화망간 전구체 용액이 함침된 메조포러스 물질을 건조시키는 단계, 및
(c) 상기 메조포러스 물질을 제거하는 단계.
상기 메조포러스 물질은 일정한 크기의 기공이 규칙적으로 배열된 물질을 의미한다. 상기 메조포러스 물질은 1 내지 50nm 또는 1 내지 20nm 크기의 기공을 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 메조포러스 물질은 5 내지 10nm 크기의 기공을 가질 수 있다.
상기 메조포러스 물질은 실리카, 실리케이트, 알루미노실리케이트, 티타노실리케이트, 알루미노포스페이트, 실리코알루미노포스페이트 및 보로실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 상기 메조포러스 물질을 실리카일 수 있다.
일 실시예에서 KIT-6 실리카가 사용되었다.
상기 산화망간 전구체는 망간 산화수가 2 내지 3인 화합물을 의미한다. 상기 산화망간 전구체는 망간 니트레이트 헥사하이드레이트[Mn(NO3)2·6H2O(Manganese(Ⅲ) nitratehexahydrate]일 수 있다.
상기 산화망간 전구체는 메조포러스 물질 100 중량부에 대해 20 내지 60 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 산화망간 전구체는 메조포러스 물질 100 중량부에 대해 40 내지 60 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
상기 산화망간 전구체 용액을 메조포러스 물질내에 함침시키고 80℃에서 건조 후 500 내지 600℃온도에서 3 내지 5시간 동안 열처리하여 합성한다. 상기 온도 및 시간 조건 내에서 완전한 산화망간 결정화가 수행될 수 있다.
상기 메조포러스 물질을 제거하는 단계는 NaOH 수용액 또는 HF 수용액을 이용하여 수행될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 메조기공 α-Mn2O3를 이용하여 질소산화물을 분해하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 메조기공 α-Mn2O3를 환원제를 사용하여 질소산화물과 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구현예에서, 메조기공 α-Mn2O3를 환원제를 사용하여 질소산화물과 접촉시키는 단계는 75 내지 250℃의 온도에서 수행될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다
실시예
1.
메조기공
α-
Mn
2
O
3
제조 단계
산화망간 전구체로서 Mn(NO3)2·6H2O(Manganese(III)nitratehexahydrate, Aldrich) 2.8912g을 증류수에 완전히 녹였다. 그 다음, 산화망간 전구체 용액을 나노 복제법을 이용하여 합성된 메조포러스 KIT-6 5g에 함침시켰다.
산화망간 전구체를 채운 실리카를 80℃에서 24시간 건조시켜 물을 완전히 제거하였다. 그 다음, 이를 550℃에서 대기 조건에서 3시간 열처리하여 산화망간을 결정화하였다.
주형 물질인 KIT-6를 2M NaOH로 제거한 후, 증류수와 아세톤으로 세척하고 80℃에서 건조시켜 최종적으로 메조기공 α-Mn2O3 촉매를 제조하였다.
실시예
2. 질소산화물
저감
효율 측정
질소 산화물 분해 반응은 도 1에 도시된 분해 반응 장치에서 수행하였다. 상기 실시예 1에서 제조된 메조기공 α-Mn2O3 촉매 0.5g을 NH3를 환원제로 사용하여 질소산화물과 접촉시켜 질소산화물의 저감 효율을 측정하였다. 공급되는 가스의 총 유량은 120 ml/min으로 질소산화물과 NH3의 혼합비는 1:1로 하였다.
대조군으로서 통상의 bulk 망간 산화물 (대조군 1)과 메조기공을 가진 대표적인 물질인 SBA-15에 망간을 5 wt% (대조군 2), 10 wt%(대조군 3), 15 wt% (대조군 4)로 담지시켜 제조한 메조기공 망간산화물 담지 실리카를 각각 동일 조건에서 질소산화물과 접촉시켜 온도 변화에 따른 질소산화물의 저감 효율을 측정하였다. 그 결과를 하기의 표 1 및 도 2에 나타내었다.
| 75℃ | 100℃ | 125℃ | 150℃ | 175℃ | 200℃ | 225℃ | |
| 실시예 1 | 41 | 45 | 70 | 80 | 91 | 82 | 78 |
| 대조군 1 | 17 | 19 | 22 | 28 | 38 | 45 | 60 |
| 대조군 2 | 22 | 21 | 20 | 22 | 23 | 28 | 48 |
| 대조군 3 | 20 | 19 | 20 | 22 | 24 | 31 | 58 |
| 대조군 4 | 18 | 17 | 20 | 23 | 24 | 38 | 62 |
(단위: %)
상기 표 1로부터 알 수 있듯이, 본원발명에 따른 메조기공 α-Mn2O3촉매는 bulk 망간 산화물(대조군 1) 및 메조기공 망간산화물 담지 실리카(대조군 2 내지 4) 보다 월등히 높은 질소산화물 저감 효율을 나타내었다.
특히, 본원발명에 따른 메조기공 α-Mn2O3촉매는 175℃의 온도에서 약 90% 이상의 질소산화물 저감 효율을 나타내었으며, 100℃ 이하의 온도에서도 40%의 질소산화물 저감 효율을 나타내었다.
따라서, 본원발명에 따른 메조기공 α-Mn2O3촉매는 저온에서도 높은 질소산화물 저감 효율을 나타내므로, 기존의 SCR 공정에서 수반되는 운전비용의 증가 및 촉매의 피독 현상 등의 경제적, 기술적 문제점을 해결할 수 있을 것으로 예상된다.
특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (5)
- 메조기공 α-Mn2O3를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매.
- 제1항에 있어서,
상기 메조기공 α-Mn2O3는 1 내지 20nm의 기공 크기를 가지는 것인, 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매.
- 제1항 또는 제2항에 따른 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매를 NH3를 사용하여 질소산화물과 접촉시키는 단계를 포함하는, 메조기공 α-Mn2O3를 이용한 질소산화물의 분해방법.
- 제3항에 있어서,
상기 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매를 NH3를 사용하여 질소산화물과 접촉시키는 단계는 75 내지 250℃의 온도에서 수행되는 것인, 메조기공 α-Mn2O3를 이용한 질소산화물의 분해방법.
- 제3항에 있어서,
상기 질소산화물 저감용 암모니아 SCR 촉매는 40% 이상의 질소산화물 저감 효율을 갖는 것인, 메조기공 α-Mn2O3를 이용한 질소산화물의 분해방법
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130065799A KR20140143968A (ko) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | 메조기공 αＭｎ₂Ｏ₃를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 ＳＣＲ 촉매 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130065799A KR20140143968A (ko) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | 메조기공 αＭｎ₂Ｏ₃를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 ＳＣＲ 촉매 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140143968A true KR20140143968A (ko) | 2014-12-18 |
Family
ID=52674455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130065799A KR20140143968A (ko) | 2013-06-10 | 2013-06-10 | 메조기공 αＭｎ₂Ｏ₃를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 ＳＣＲ 촉매 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140143968A (ko) |
-
2013
- 2013-06-10 KR KR1020130065799A patent/KR20140143968A/ko not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shan et al. | Catalysts for the selective catalytic reduction of NO x with NH 3 at low temperature | |
| Skalska et al. | Trends in NOx abatement: A review | |
| US7501105B2 (en) | NOx reduction catalyst having excellent low-temperature characteristics | |
| ES2633320T5 (es) | Método y sistema para la purificación de gases de escape procedentes de un motor de combustión interna | |
| ES2448573T3 (es) | Catalizador de oxidación de amoníaco para dispositivos que funcionan con carbón | |
| EP2814595B1 (en) | Selective catalytic reduction system and process for control of nox emissions in a sulfur-containing gas stream | |
| EP3463629B1 (en) | Method and system for treating nox in exhaust gas from stationary emission sources | |
| US10570802B2 (en) | System for the removal of particulate matter and noxious compounds from engine exhaust gas | |
| KR101670075B1 (ko) | 선택적 촉매환원반응용 탈질촉매의 제조방법 | |
| JP6943861B2 (ja) | 水熱安定性鉄含有ａｅｉゼオライトｓｃｒ触媒 | |
| EP3411131B1 (en) | Method for the removal of nitrogen oxides from exhaust gas by selective catalytic reduction in presence of an scr catalyst comprising a fe-aei zeolithic material essentially free of alkali metal | |
| KR100668926B1 (ko) | 선택적촉매환원용 촉매의 재생방법 | |
| KR20190012852A (ko) | 마이크로파 이용 촉매 가열 수단이 구비된 저에너지 소비형 NOx 제거 반응장치 | |
| KR102273602B1 (ko) | NOx 및 SOx 동시 제거용 Fe-Cr/C 복합 촉매 및 이의 제조방법 | |
| KR20180030633A (ko) | Nh3-scr 활성, 암모니아 산화 활성, 및 휘발성 바나듐 및 텅스텐 화합물에 대한 흡착능을 갖는 삼원 촉매 | |
| CN108355680B (zh) | 一种协同控制固定源烟气中多种污染物的催化剂及其制备方法 | |
| KR101251499B1 (ko) | 질소 산화물 제거용 제올라이트 촉매, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 질소 산화물 제거 방법 | |
| KR20140143968A (ko) | 메조기공 αＭｎ₂Ｏ₃를 이용한 질소산화물 저감용 암모니아 ＳＣＲ 촉매 및 이의 제조방법 | |
| WO2021089471A1 (en) | Method for the regeneration of sulfate-deactivated scr catalysts | |
| CN101642715B (zh) | 用于选择催化还原氮氧化物的铈的焦磷酸盐催化剂及制法 | |
| CN105688980A (zh) | 一种分子筛负载scr催化剂的制备方法 | |
| CN104492441B (zh) | 一种含氮氧化物的驰放气的处理方法 | |
| Bai | A Research of Selective Catalytic Reduction of NOx with NH3 by Using Novel Catalysts | |
| KR101566186B1 (ko) | 초저배출 NOx 수관보일러 | |
| KR101083307B1 (ko) | 오산화이바나듐계 촉매 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E601 | Decision to refuse application |