일반기술

금속 모노리스형 촉매 모듈 제조를 위한 금속구조체 표면상에 금속 - 금속산화물 층상입자층의 피복 방법 및 촉매부착 방법

본 기술은 금속 모노리스형 촉매 모듈을 제조하기 위해 금속구조체 표면상에 금속-금속산화물 층상 입자층의 피복방법, 이에 촉매를 부착하는 방법 및 이에 따라 제조된 부착된 촉매를 갖는 구조체로 제조된 모노리스 모듈에 관한 것이다.보다 상세하게, 본 기술은 금속 구조체를 이용한 저압차 반응기로 사용되는 모노리스형 (일명 하니콤) 촉매 모듈 제조시, 촉매입자의 부착을 용이하게 하기 위해, 금속 구조체 표면에 다공성 금속-금속산화물 층상 입자층을 피복하는 방법, 그 후, 상기 다공성 금속-금속 산화물 층상 입자층 위에 활성 촉매성분을 부착하는 방법 및 이에 따라 부착된 촉매를 갖는 금속구조체로 제조된 저압차 촉매반응기용 모노리스(Monolith) 모듈에 관한 것이다. 본 기술에 의한 다공성 금속-금속산화물 층상 입자층 피복방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다.(1) 금속 구조체를 산 또는 알칼리로 세척하고 건조하는 단계(2) 상기 금속구조체 표면에 알루미늄, 지르코늄, 타이타늄, 실리콘, 마그네슘 또는 이의 혼합성분인 금속입자를 열 분사(thermal spray), 플라즈마 분사(plasma spray), 전기영동증착(electrophoretic deposition; EPD) 또는 페인팅(painting)법으로 코팅하여 금속층을 형성하는 단계(3) 진공 또는 불활성 분위기하에서 600∼1500℃의 온도로 열처리하여 금속입자를 부분 소결하는 단계(4) 열처리된 금속입자가 코팅된 금속구조체를 400∼1200℃에서 소성하여 금속입자 표면층에 금속 산화물막을 생성시켜 금속-금속산화물의 층상 입자로된 다공성 피복층을 형성시키는 단계본 기술에 따라 금속구조체에 금속-금속 산화물의 층상 입자층으로된 담체 입자 피복층이 형성되며, 이러한 피복층은 접착 안정성과 충격 내구성을 크게 향상시키고 고 다공성을 띈다.상기 담체 입자 피복층에 촉매 입자를 부착함으로써, 촉매 입자의 접착강도가 월등히 향상된다.따라서, 본 기술의 방법으로 부착된 촉매입자는 강한 기계적 또는 열적 충격에도 활성촉매 입자의 손실없이 실제 공정에서 높은 전환율을 유지되며, 장기간 사용할 수 있으며, 본 기술에 의한 금속구조체를 사용하여 제작되는 금속 모노리스(Monolith) 촉매모듈은 보다 가혹한 조건의 반응에 적용할 수 있다. 나아가, 담체 입자 피복층을 형성하기 전에, 합금층을 형성함으로써 담체입자 피복층의 접착 안정성과 충격내구성을 더욱 증대된다.