KR20210066068A - 촉매 활성 금속 담지 금속 산화물 비드 촉매의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, (a) 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물을 제조하는 단계; (b) 상기 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물 및 알지네이트계 고분자를 포함한 용액을 칼슘 이온(Ca2+) 용액에 첨가해 구형의 촉매 비드(bead)를 제조하는 단계; (c) 산을 이용해 상기 촉매 비드를 표면 처리하는 단계; 및 (d) 상기 촉매 비드를 건조 및 열처리하는 단계;를 포함하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법 및 이에 의해 제조된 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매에 대한 것으로서, 본 발명에 의하면 금(Au) 등 촉매 활성 금속 나노입자가 1종 이상의 금속 산화물 담지체에 담지된 구형 산화물 비드 입자를 간편하게 제조할 수 있으며, 또한 균일한 크기의 비드촉매를 제조할 수 있으며, 본 발명에 의해 제조된 금(Au) 등의 촉매 활성 금속이 담지된 산화물 비드 촉매는 유해배기 유기화합물 산화촉매 사용되어, 일산화탄소와 같은 유해배기가스 화합물들을 효과적으로 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 유해가스 화합물 등의 대기오염 물질 제거를 위해 사용될 수 있는 금(Au) 등의 금속 촉매를 담지한 산화물을 포함하는 비드 형태의 촉매를 제조하는 방법에 대한 것이다.
화학 산업의 발전과 더불어 발생되는 화학사고 및 그로 인한 유해화합물 유출과 발생에 대처하기 위한 기술에 대해서 많은 관심이 집중되고 있다. 유해가스 화합물을 제거하기 위한 방법으로, 흡착, 흡수, 플라즈마 처리, 촉매산화 등 여러가지가 있다. 이 중 촉매산화반응을 통한 유해화합물 제거 기술은, 경제적이며, 안정적인 촉매 공정을 통해 장시간 동안 많은 양의 유해화합물을 제거할 수 있어 각광을 받고 있다. 특히, 유해 독성가스 분자인 일산화탄소를 제거하기 위해서는 금속입자가 촉매 지지체에 분산시킨 촉매를 사용하는데, 원하는 전환율 성능을 달성 하기위해 귀금속 (금, 백금, 팔라듐 등) 및 전이금속 (Cu, Ni, Co 등)을 분산시켜 사용한다.
상기 촉매로 사용되는 금속 중 금(Au)은 기존까지 촉매적 활성이 없다고 알려져 있었으나, 금 입자의 크기가 나노미터 수준으로 작아질 경우 일산화탄소 산화반응과 같은 화학반응에서 뛰어난 활성을 보인다고 밝혀졌다. 특히, 금 나노입자가 이산화티탄의 산화물 담지체에 고분산되어 있을 우, 일산화탄소 산화반응 활성이 매우 높다고 알려져 있다. 귀금속으로 알려진 금은 매장량과 생산량이 정해져 있고, 가격이 매우 높기 때문에 촉매 반응에 도움을 줄 수 있는 산화물 담지체에 고분산시켜 금 사용량을 줄이거나 단위 무게 당 활성을 최대화하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한 실제 공정에 제조된 촉매를 적용하기 위해서는, 압력강하를 최소화하고, 반응물의 확산 및 표면반응을 최대화시킬 수 있는 모양으로 성형된 촉매를 제조 해야한다. 따라서 금입자가 담지된 산화물 촉매의 경우, 나노미터 크기의 금 입자가 고분산되며, 실제공정에서도 적용될 수 있도록 밀리미터(mm) 수준으로 성형된 촉매의 제조가 필수적이다.
기존의 성형 촉매 제조 방법은, 먼저 금속 전구체와 산화물 담지체를 함침법 혹은 침전법으로 파우더형태의 촉매를 제조한후, 여러가지 바인더와 첨가제를 이용하여 성형장치를 이용하여 성형된 촉매를 제조하였다. 이러한 방법은 제조방법이 직관적이며, 대량생산에 적합하지만, 제조과정 중 귀금속 활성금속인 금 입자가 분산이 고르지 못하고, 활성금속의 활용이 낮을 수 있다는 단점이 있다.
본 발명은 활성금속이 금속 산화물 담지체에 담지되어 있는 비드 형태의 촉매를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 금(Au) 등 촉매 활성 금속이 담지된 산화물 비드 촉매의 제조과정이 간단하고, 특성이 최적화되며, 입자의 크기가 균일하고, 높은 일산화탄소 전환율을 가지는 촉매 제조기술을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 (a) 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물을 제조하는 단계; (b) 상기 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물 및 알지네이트계 고분자를 포함한 용액을 칼슘 이온(Ca2+) 용액에 첨가해 구형의 촉매 비드(bead)를 제조하는 단계; (c) 산을 이용해 상기 촉매 비드를 표면 처리하는 단계; 및 (d) 상기 촉매 비드를 건조 및 열처리하는 단계;를 포함하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법을 제안한다(도 1).
상기 단계 (a)에서는 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물을 제조함에 있어서, 습식 함침법 (wet impregnation) 등을 통해 촉매 활성 금속 전구체 및 금속 산화물을 혼합한 후 열처리를 실시해 촉매 활성 금속 이온을 환원시켜 금속 산화물에 촉매 활성 금속 입자를 담지시킬 수 있다.
이때, 상기 촉매 활성 금속 전구체는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 구리(Cu) 등의 귀금속 또는 전이금속의 전구체일 수 있으며, 예를 들어 금 전구체는 HAuCl4, Na(AuCl4) 및 AuCl3 중에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 은 전구체는 AgNO3, CH3 COOAg 및 CH3CH(OH)COOAg 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 백금 전구체는 H2PtCl6, PtCl4 및 Pt(NH3)2(NO2) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 금속 산화물은 티타니아(TiO2), 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 지르코니아(ZrO2) 및 제올라이트(zeolite)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 반드시 이들 산화물로 제한되는 것은 아니며, MgO, CrO2, Fe2O3, Fe3O4, CuO, ZnO, CaO, Sb2O4, Co3O4, Pb3O4, Mn3O4, Ag2O2, Cu2O, Li2O, Rb2O, Ag2O, BeO, CdO, GeO2, HfO2, PbO2, MnO2, TeO2, SnO2, La2O3, WO2, UO2, ThO2, 및 MoO3 등으로부터 선택된 1종 이상의 금속 산화물로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 단계 (a)에서는 촉매 활성 금속 전구체 및 금속 산화물 이외에 금속 산화물 전구체를 추가로 혼합한 후 열처리를 실시해 촉매 활성 금속 이온을 환원시켜 금속 산화물에 촉매 활성 금속 입자를 담지시키는 것도 가능하다.
즉, 촉매 활성 금속 전구체, 제1 금속 산화물 전구체 및 제2 금속 산화물을 포함하는 혼합물을 열처리해 제1 금속 산화물 및 제2 금속 산화물을 포함한 금속 산화물에 촉매 활성 금속이 담지된 복합체를 형성시킬 수 있다.
이때, 상기 제1 금속 산화물 전구체는 제2 금속 산화물과 상이한 금속 산화물을 형성시킬 수 있는 전구체이기만 하면 그 종류는 특별히 제한되지 않는다.
다음으로, 상기 단계 (b)에서는 상기 단계 (a)에서 제조한 촉매 활성 금속 담지 금속 산화물과 알지네이트계 고분자를 포함하는 용액을 제조한 후, 해당 용액을 칼슘 이온(Ca2+)을 포함하는 용액에 적하(dropwise) 방식 등을 통해 첨가해, 촉매 활성 금속 담지 금속 산화물 입자가 겔화된 알지네이트계 고분자에 의해 둘러싸인 구조를 가지는 구형의 촉매 비드를 제조한다.
α-L-글루론산(α-L-gluronic acid)과 β-D-만누론산β-D-mannuronic acid)의 1-4 글리코시드 결합(glycosidic linkage)으로 구성된 알지네이트계 고분자는 음이온성 카르복실기를 함유하고 있기 때문에 양이온인 Ca2+과 반응해, 촉매 활성 금속 담지 금속 산화물 입자 표면에 비가역적 불용성 겔 막을 형성시켜 구형 비드 형태의 촉매가 얻어진다.
이때, 상기 알지네이트계 고분자는 수용성인 알긴산나트륨(sodium alginate), 알긴산칼륨(potassium alginate), 알긴산암모늄(ammonium alginate) 및 알지네이트트리에탄올아민(triethanolamine alginate) 등에서 1종 이상을 선택해 사용할 수 있으며, 알지네이트계 고분자와 반응하는 칼슘 이온 용액은 염화 칼슘(calcium chloride) 또는 젖산 칼슘(calcium lactate) 용액으로 이루어질 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
이어서, 단계 (c)에서는 염산 등의 산을 이용해 상기 촉매 비드 표면을 처리하는 공정을 실시하고, 단계 (d)에서는 상기 표면 처리된 촉매 비드를 건조 및 열처리하는 단계를 수행하여 최종적으로 본 발명에 따른 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매가 얻어진다.
상기 본 발명에 따른 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법의 일례로서, 촉매 활성 금속으로서 금(Au)을 담지한 산화물 비드 촉매의 제조방법은, (a) 습식 함침법을 이용하여 이산화티탄 파우더에 금 전구체 0.1 내지 1 중량% 및 세리아 전구체 10 중량% 이하를 균일하게 담지해 제조된 혼합물을 400 내지 500℃에서 열처리하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 열처리한 혼합물을 증류수에 알지네이트계 고분자 화합물과 섞은 후 칼슘 이온 용액에 방울방울 적하(dropwise)해 구형의 촉매 비드를 제조하는 단계; (c) 염산 용액을 가하여 상기 구형의 촉매 비드의 표면을 처리하는 단계; 및 (d) 상기 구형의 촉매 비드를 건조한 후 600 내지 800℃에서 열처리하는 단계를 거쳐 금(Au)을 담지한 산화물 비드 촉매가 최종적으로 얻어진다(도 2).
상기 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매는 입경 0.1 ~ 10 nm의 촉매 활성 금속 입자를 0.1 ~ 10 중량% 포함할 수 있으며, 특히, 촉매 활성 금속으로서 금(Au)을 담지한 비드 촉매는 유해 독성가스 분자인 일산화탄소(CO)의 산화 반응에서 촉매로서 뛰어난 활성을 나타낸다.
본 발명에 의하면, 금(Au) 등 촉매 활성 금속 나노입자가 1종 이상의 금속 산화물 담지체에 담지된 구형 산화물 비드 입자를 간편하게 제조할 수 있으며, 또한 균일한 크기의 비드촉매를 제조할 수 있으며, 본 발명에 의해 제조된 금(Au) 등의 촉매 활성 금속이 담지된 산화물 비드 촉매는 유해배기 유기화합물 산화촉매 사용되어, 일산화탄소와 같은 유해배기가스 화합물들을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매 제조방법의 각 단계를 순서대로 도시한 공정 흐름도이다.
도 2는 본원 실시예에서 제조한 금(Au) 담지 산화물 비드 촉매를 제조하는 방법을 보여주는 개략도이다.
도 3은 본원 실시예에서 제조한 이산화티탄 산화물 비드 담체의, 크기별 디지털 카메라 관찰결과이다.
도 4는 본원 실시예에서 제조한 세리아-이산화티탄 담체 비드 입자 및 금-세리아-이산화티탄 산화물 비드 촉매의 디지털 카메라 관찰결과이다.
도 5는 본원 실시예에서 제조한 금-세리아-이산화티탄 산화물 비드 촉매의 에너지 분산 X선 분석 결과이다.
도 6은 본원 실시예에서 제조한 금-세리아-이산화티탄 촉매, 금 담지 산화물 비드 촉매의 X-선 회절 분석에 따른 θ-2 θ 곡선이다.
도 7은 본원 실시예에서 제조한 금 담지 산화물 비드 촉매(금-세리아-이산화티탄 비드 촉매)와 기존의 금 담지 이산화티탄 촉매(금-이산화티탄 비드 촉매)의 촉매화학적 성능을 나타내는 CO 산화 결과를 나타낸다.
도 2는 본원 실시예에서 제조한 금(Au) 담지 산화물 비드 촉매를 제조하는 방법을 보여주는 개략도이다.
도 3은 본원 실시예에서 제조한 이산화티탄 산화물 비드 담체의, 크기별 디지털 카메라 관찰결과이다.
도 4는 본원 실시예에서 제조한 세리아-이산화티탄 담체 비드 입자 및 금-세리아-이산화티탄 산화물 비드 촉매의 디지털 카메라 관찰결과이다.
도 5는 본원 실시예에서 제조한 금-세리아-이산화티탄 산화물 비드 촉매의 에너지 분산 X선 분석 결과이다.
도 6은 본원 실시예에서 제조한 금-세리아-이산화티탄 촉매, 금 담지 산화물 비드 촉매의 X-선 회절 분석에 따른 θ-2 θ 곡선이다.
도 7은 본원 실시예에서 제조한 금 담지 산화물 비드 촉매(금-세리아-이산화티탄 비드 촉매)와 기존의 금 담지 이산화티탄 촉매(금-이산화티탄 비드 촉매)의 촉매화학적 성능을 나타내는 CO 산화 결과를 나타낸다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예>
본 실시예에서는 이산화티탄과 다른 산화물 전구체(세리아 전구체)가 도입된 파우더를 소성 이후, 소듐 알지네이트 용액을 이용하여 점성의 혼합물을 만들고, 이를 칼슘 이온 용액에 떨어뜨려 구형 산화물 비드입자를 제조하여, 열처리 이후 금을 담지시켜 유해가스 화합물을 촉매 산화반응을 효과적으로 제거할 수 있는 고효율 금 담지 구형 촉매(금-세리아-이산화티탄 산화물 비드 촉매)를 제조하였다.
1. 이산화티탄 1 종 산화물 비드의 제조
이산화티탄 파우더 2g을 증류수 50ml에 알지네이트 고분자 0.5g을 용해시킨 혼합물에 첨가하고 충분히 녹을 때까지 교반한다. 6시간 이상 교반한 후 실린지펌프를 이용하여 2g의 칼슘이온과 98ml 증류수가 섞인 혼합물에 방울방울 떨어트려준다. 합성된 구슬형태의 이산화티탄 비드를 1M의 염산 100ml에 넣은 후 1시간 동안 교반을 하여 표면 산처리를 진행한다. 표면 산처리 과정을 거친 이산화티탄 비드를 물과 에탄올로 충분히 세척해준다. 균일한 크기의 구슬모양 이산화티탄 비드를 분당 5℃로 하여 최종 600℃까지 승온이후 2시간 소성과정을 진행한다.
도 3은 이산화티탄 파우더, 증류수, 알지네이트 고분자 양을 각각 다르게 하여 합성한 입자의 크기를 광학현미경을 통하여 관찰한 것이다. 도 3a 및 도 3b에서 관찰할 수 있는 것처럼 첨가하는 알지네이트 고분자, 이산화티탄의 양이 많아 질수록 구슬형태 입자크기가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 도 3c를 보았을 때 증류수의 양이 증가할수록 입자크기가 작아지는 것을 보이는데, 구슬형태 비드를 합성할 때 증류수가 증가함에 따라 알지네이트 고분자의 상대적 농도가 낮아지고, 점도가 낮아지며, 그에 따른 입자크기를 결정하는 산화물-알지네이트 방울의 크기가 작아지기 때문이다.
2. 세리아-이산화티탄 혼합 산화물 비드의 제조
에탄올 5ml에 세리아 전구체로서 Ce(N03)3 1.5494g을 용해시키고, 2g 의 이산화티탄 파우더(TiO2)를 추가로 넣어준 후 70℃ 전열기 위에서 Ce(N03)3가 충분히 섞이도록 플라스틱 수저를 이용하여 섞어준다. Ce(N03)3 섞인 이산화티탄 파우더를 소성기에 넣고 승온온도를 분당 5℃로 하여 최종 400℃까지 2시간 동안 소성과정을 진행한다. 10%의 세리아가 담지된 이산화티탄 파우더 2g을 증류수 50ml에 알지네이트 고분자 0.5g 을 용해시킨 혼합물에 첨가하고 충분히 녹을 때까지 교반한다. 6시간 이상 교반한 후 실린지펌프를 이용하여 2g의 칼슘이온과 98ml 증류수가 섞인 혼합물에 방울방울 떨어트려준다. 합성된 구슬형태의 세리아-이산화티탄 비드를 1M의 염산 100ml에 넣은 후 1시간동안 교반을 하여 표면 산처리를 진행한다. 표면 산처리 과정을 거친 세리아-이산화티탄 비드를 물과 에탄올로 충분히 세척해준다. 균일한 크기의 구슬모양 세리아-이산화티탄 비드를 분당 5℃로 하여 최종 600℃까지 승온 이후 2시간 소성과정을 진행한다.
3. 금-세리아-이산화티탄 산화물 비드 촉매의 제조
함침법을 이용하기 위해, 에탄올 5ml에 HAuCl4 10mg을 용해시키고, 상기 2.에서 제조한 세리아-이산화티탄 파우더(CeO2-TiO2) 2g을 추가로 넣어준 후 70℃에서 HAuCl4가 충분히 섞이도록 플라스틱 수저를 이용하여 섞어준다. 승온온도를 분당 5℃로 하여 최종 400℃까지 승온하여 2시간 동안 소성과정을 진행한다. 형성된 1%의 금이 담지된 세리아-이산화티탄 파우더 2g을 증류수 50ml에 알지네이트 고분자 0.5g 을 용해시킨 혼합물에 첨가하고 충분히 녹을 때까지 교반한다. 6시간 이상 교반한 후 실린지 펌프를 이용하여 2g의 칼슘 이온과 98ml 증류수가 섞인 혼합물에 방울방울 떨어트려준다. 합성된 구슬형태의 금-세리아-이산화티탄 비드를 1M의 염산 100ml에 넣은 후 1시간 동안 교반을 하여 표면 산처리를 진행한다. 표면 산처리과정을 거친 금-세리아-이산화티탄 비드를 물과 에탄올로 충분히 세척해준다. 균일한 크기의 구슬모양 세리아-이산화티탄 비드를 분당 5℃로 하여 최종 600℃까지 승온 이후 2시간 동안 소성과정을 진행한다.
도 4는 구슬형태의 금-세리아-이산화티탄을 디지털카메라로 측정한 이미지 이다. 그림에서 볼 수 있는 바와 같이 금 입자가 세리아-이산화티탄 입자에 담지 되어 분산 되있는 것을 푸른색을 통해서 확인할 수 있다.
도 5는 도 4의 금 담지 세리아-이산화티탄 비드 촉매의 파장 분산형 형광 X-선 분광 분석 결과로서 1 중량%의 금이 세리아-이산화티탄에 담지되어 있음을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 방법을 통하여 제조한 구슬형태를 가지는 1 중량%의 금 담지 세리아-이산화탄소 촉매의 X-선 회절 분석에 따른 θ-2 θ 곡선이다. 구슬형태의 금-세리아-이산화티탄XRD 곡선의 피크가 파우더형태의 금-세리아-이산화티탄과의 XRD 피크가 동일하게 나오는 것을 확인하였으며, 이는 결정특성이 변하지 않아 화학적 활성이 파우더와 크게 다르지 않게 높은 촉매성능을 보일 것이라 점을 의미한다.
본 발명을 통해 제조된 금-세리아-이산화티탄 산화물 비드 촉매의 일산화탄소 산화반응 활성을 측정해 보았으며, 도 7에 그 결과를 나타냈다. 촉매의 활성 시험하기 위하여 실험실 규모의 연속식 기상 산화반응 시스템에서 테스트를 진행하였으며 반응온도를 50℃에서 200℃까지 점차 증가시켜 주며 진행하였을 때, 160℃ 부근부터 일산화탄소가 100% 제거 되는 것을 확인하였으며 이는 뛰어난 촉매성능을 가지는 것을 의미한다.
전술한 본 발명에 따르면 금(Au) 등 촉매 활성 금속 나노입자가 1종 이상의 금속 산화물 담지체에 담지된 구형 산화물 비드 입자를 간편하게 제조할 수 있으며, 또한 균일한 크기의 비드촉매를 제조할 수 있으며, 본 발명에 의해 제조된 금(Au) 등의 촉매 활성 금속이 담지된 산화물 비드 촉매는 유해배기 유기화합물 산화촉매 사용되어, 일산화탄소와 같은 유해배기가스 화합물들을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (10)
- (a) 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물을 제조하는 단계;
(b) 상기 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물 및 알지네이트계 고분자를 포함한 용액을, 칼슘 이온(Ca2+) 용액에 첨가해 구형의 촉매 비드(bead)를 제조하는 단계;
(c) 산을 이용해 상기 촉매 비드를 표면 처리하는 단계; 및
(d) 상기 촉매 비드를 건조 및 열처리하는 단계;를 포함하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 (a)에서 촉매 활성 금속 전구체 및 금속 산화물을 포함하는 혼합물을 열처리해 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물을 형성하는 것을 특징으로 하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 (a)에서 촉매 활성 금속 전구체, 제1 금속 산화물 전구체 및 제2 금속 산화물을 포함하는 혼합물을 열처리해 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물을 형성하는 것을 특징으로 하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 촉매 활성 금속은 귀금속 및 전이금속으로부터 선택되는 1종의 금속, 2종 이상의 금속의 혼합물 또는 2종 이상의 금속의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 금속 산화물은 티타니아(TiO2), 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 지르코니아(ZrO2) 및 제올라이트(zeolite)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 금속 촉매 입자 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계 (b)에서 알지네이트계 고분자의 카르복실기와 칼슘 이온 간의 겔화 반응을 통해, 촉매 활성 금속이 담지된 금속 산화물을 포함하는 구형의 촉매 비드를 제조하는 것을 특징으로 하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 알지네이트계 고분자는 알긴산나트륨(sodium alginate), 알긴산칼륨(potassium alginate), 알긴산암모늄(ammonium alginate) 및 알지네이트트리에탄올아민(triethanolamine alginate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매의 제조방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매.
- 제8항에 있어서,
일산화탄소(CO) 산화용 촉매인 것을 특징으로 하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매. - 제8항에 있어서,
입경 0.1 ~ 10 nm의 촉매 활성 금속 입자를 0.1 ~ 10 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 활성 금속 담지 산화물 비드 촉매.
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