일반기술

금속 모노리스형 촉매 모듈제조를 위한 금속 구조체 표면상에 금속-산화물 층상 입자층의 피복방법 및 촉매부착방법

금속 구조체를 이용한 저압차 반응기로 사용되는 모노리스형 촉매 모듈 제조시, 촉매입자의 부착을 용이하게 하기 위해, 금속 구조체 표면에 다공성 금속-금속산화물 층상 입자층를 피복하는 방법, 그 후, 상기 다공성 금속-금속 산화물 층상 입자층 위에 활성 촉매성분을 부착하는 방법 및 부착된 촉매를 갖는 금속구조체로 제조된 저압차 촉매반응기용 모노리스(Monolith) 모듈에 관한 것이다.; 다공성 금속-금속산화물 층상 입자층 피복방법은 (1) 금속 구조체를 산 또는 알칼리로 세척하고 건조하는 단계; (2) 상기 금속구조체 표면에 금속입자를 코팅하여 금속층을 형성하는 단계; (3) 진공 또는 불활성 분위기하에서 600∼1500℃의 온도로 열처리하여 금속입자를 부분 소결하는 단계; 및 (4) 열처리된 금속입자가 코팅된 금속구조체를 400∼1200℃에서 소성하여 금속입자 표면층에 금속 산화물막을 생성시켜 금속-금속산화물의 층상 입자로 된 다공성 피복층을 형성시키는 단계;를 포함하여 이루어지며, 그 후, 상기 촉매담체용 금속-금속산화물 층상입자를 갖는 금속구조체를 활성촉매 전구체가 용해된 용액에 직접 담지하거나 혹은 다공성 담체 입자층에 미리 제조된 활성촉매 입자를 워시-코팅함으로써 촉매 입자가 부착되며, 이는 저압차 촉매반응기형 모노리스 모듈 제조에 사용된다. 본 발명의 방법에 따라 촉매입자가 견고하게 부착되어 강한 기계적 또는 열적 충격에도 활성촉매 입자의 손실없이 실제 공정에서 높은 전환율을 유지하며 장기간 사용할 수 있다. ; 본 발명에 따라 금속구조체에 담체 입자 피복층을 형성하고 이에 촉매입자를 부착함으로써 촉매입자의 접착 안정성과 충격내구성을 크게 향상된다. 본 발명의 방법으로 부착된 촉매입자를 갖는 촉매모듈은 강한 기계적 또는 열적 충격에도 활성촉매 입자의 손실없이 실제 공정에서 높은 전환율을 유지하며, 장기간 사용가능한 것이다. (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; 및 (4) 열처리된 금속입자가 코팅된 금속구조체를 400∼1200℃에서 소성하여 금속입자 표면층에 금속 산화물막을 생성시켜 금속-금속산화물의 층상 입자로된 다공성 피복층을 형성시키는 단계; 를 포함하여 이루어지는 금속구조체에 촉매 담체용 금속-금속산화물 층상 입자의 피복방법.