일반기술

디젤자동차 배출 질소산화물 정화용 촉매 및 이를 이용한 질소산화물의 정화방법

*원리 및 구성본 발명은 바나듐(V), 인(P) 및 표면에 히드록시기를 보유하고 있는 물질로 이루어진 VX-PY-(히드록시기 보유물질)Z 담체 95 내지 99.99 중량% 및 백금(Pt) 0.01 내지 5 중량%를 포함하는 질소산화물 정화용 촉매를 제공한다.또한, 본 발명은 표면에 히드록시기를 보유하고 있는 물질에 바나듐(V) 및 인(P)을 함유하는 용액을 함침시키거나 표면에 히드록시기를 보유하고 있는 물질과 바나듐(V) 및 인(P)을 함유하는 용액을 공침시켜 VX-PY-(히드록시기 보유물질)Z 담체를 제조하는 단계 및 상기 담체에 백금(Pt)를 함침시키는 단계로 구성되는 상기 질소산화물 정화용 촉매의 제조방법을 제공한다.또한, 본 발명은 상기 질소산화물 정화용 촉매의 존재 하에 디젤자동차 배출 질소산화물을 50-400℃의 온도에서 수소로 환원시키는 것을 특징으로 하는 질소산화물의 정화방법을 제공한다.*배경질소산화물을 환원시키는데 사용될 수 있는 물질은 탄화수소, 알콜, 일산화탄소, 암모니아 등 분자내에 C, H 및 O 원자를 함유하고 있는 화학물질이다. 이중에서 수소가 일반적으로 저온에서도 금속촉매 하에서 해리흡착(dissociative adsorption)이 잘 일어나므로 수소를 환원제로 선정하여 사용하게 되면 질소산화물을 낮은 온도에서 환원시킬 수 있게 된다. 수소는 차량에 탑재된 디젤연료를 개질함으로써 손쉽게 얻을 수 있다. 가솔린과 같은 탄화수소나 메탄올로부터 수소를 생산하여 전기를 얻는 연료전지는 바로 개질반응을 통해 수소를 얻는 시스템이다. 탑재된 디젤연료를 직접 환원제로 사용하는 것은 별도의 장치나 환원제를 외부에서 충전할 필요가 없으므로 이상적이기는 하지만 디젤연료의 모든 성분이 질소산화물의 환원제로서 활성을 갖는 것이 아니므로 환원제 이용 측면에서 효율적이지 못하다. Pt/알루미나 촉매에는 C3H8이, Pt/실리카 촉매에는 C3H6이 우수한 탈질 환원제이듯이 일반적으로 특정 촉매에는 특정한 환원제만이 우수한 활성을 갖는다. 그러므로 디젤연료의 직접적인 환원제로의 사용은 대부분의 연료 성분을 단순히 이산화탄소로 연소시키고 마는 것이므로 수소와 같은 특정 성분으로 개질하여 사용할 필요가 있다. *특징 및 장점1)본 매우 낮은 온도에서 NO 전환율 95% 이상, N2로의 전환율 70% 이상의 높은 효율로 질소산화물을 제거할 수 있음.2)촉매가 수증기 분위기에서도 활성이 그다지 저하되지 않고 SOx에 내성이 강한 성분으로 이루어져 SOx에 피독되지 않아 촉매의 수명이 김.3)촉매의 주성분으로 백금 이외에 다른 금속을 조촉매로 첨가할 필요가 없어 가솔린자동차용 삼원촉매에 비해 값싸고 간편하게 제조할 수 있음.4)탄소가 들어 있지 않은 청정원료인 수소를 환원제로 사용하므로 코크 생성으로 인한 촉매의 활성저하가 일어나지 않음.5)환원제로 인한 환경오염이 유발되지 않기 때문에 디젤자동차에서 배출되는 질소산화물을 정화하는데에 매우 유용.