초록 ▼

산업의 급속적인 발달에 따른 대기오염의 정도는 날로 심각화 되어가고 이에 따른 선진각국의 규제는 더욱 심각해지고 있는 실정이다. 몇몇의 선진국에서는 암모니아를 환원제로하는 선택적 촉매환원법(S.C.R)이 상용화되고 있으나, 실제 플랜트에서 질소산화물이 부생되고 장치의 부식등 여러 문제점들을 안고 있다. 이로 인해 최근탄화수소를 환원제로하는 Hydrocarbon S.C.R이라는 기법의 연구가 활발히 수행되어지고 있으며 아울러 종래의 전이금속담지 촉매 및 금속이온교환된 ZSM-5 촉매의 단점을 보완할새로운 촉매계가 연구되

산업의 급속적인 발달에 따른 대기오염의 정도는 날로 심각화 되어가고 이에 따른 선진각국의 규제는 더욱 심각해지고 있는 실정이다. 몇몇의 선진국에서는 암모니아를 환원제로하는 선택적 촉매환원법(S.C.R)이 상용화되고 있으나, 실제 플랜트에서 질소산화물이 부생되고 장치의 부식등 여러 문제점들을 안고 있다. 이로 인해 최근탄화수소를 환원제로하는 Hydrocarbon S.C.R이라는 기법의 연구가 활발히 수행되어지고 있으며 아울러 종래의 전이금속담지 촉매 및 금속이온교환된 ZSM-5 촉매의 단점을 보완할새로운 촉매계가 연구되고 있다. 이에 본 연구에서는 Perovskite형 촉매를 새로운 HCS.C.R용 촉매로써의 응용가능성을 타진해보았다.전형적인 복합산화물인 Perovskite형 촉매는 조성과 제조방법 등에 따라 산소, 양이온,결정구조등의 defect가 존재하게 되고, 이로써 산소의 흡,탈착 성질을 갖게 되어 산화, 환원의 촉매적 특성을 갖게된다. 또한 고온에서 소성하므로 열적 내구성도 우수하다. 본 연구에서는 LaCoO3 Perovskite 촉매를 공침법과 구연산법으로 제조하여 제법에 따른 NO 제거 활성을 측정한 결과 구연산법으로 제조된 촉매가 활성, 물성면에서 우수한 것으로 관찰되었다. 또한 CO 전처리로써 산소결함을 창출, 활성증진효과를 보았다. 이렇게 제조된촉매의 A site에 Ce을 부분치환한 결과 A site주의 0.05몰을 치환한 La0.95Ce0.05CoO3 촉매의 활성이 50%로 가장 우수하였다. 또한 B site 금속의 치환 효과를 파악하기 위하여 Bsite의 Co를 Fe로 부분치환한 결과 La0.95Ce0.05Co0.8Fe0.2O3 촉매가 La0.95Ce0.05CoO3에비하여 최고활성은 약간 저하하나 물첨가 효과의 영향을 비교적 적게 받는 것으로 관찰되었다. 반응변수 효과로는 환원제, 산소의 양을 적절히 조절하는 것이 활성증진의 관건임을알 수 있었다. Powder 촉매의 결과를 바탕으로하여 La0.95Ce0.05CoO3 촉매를 coordierite기재 위에 washcoating하여 monolith type Perovskite 촉매를 제조하였다. 그 결과coating용 slurry 제조시의 제조 변수에 따라 활성경향에 차이가 관찰되었다. 즉 분말형의촉매에 alumina를 혼용하여 제조하는 경우에 활성증진이 현격하였고 slurry는 중성으로pH를 조절하는 것의 활성이 비교적 우수하였다.본 연구의 결과는 현재 많은 문제점을 내포하고 있는 NH3 S.C.R 공정과 기존의 상업용 촉매를 대체 할 수 있는 새로운 deNOx 촉매 개발의 기초자료로서 유용하게 활용되어질수 있다.

Abstract ▼

Among technologies to remove NOx from stationary sourceslike power plant boiler, S.C.R(Selective Catalytic Reduction) Process using NH3 asreducing agent is commercialized. But there are some problems to be solved such asrapid activity decrease, catalyst oxidizing at high temperature reg

Among technologies to remove NOx from stationary sourceslike power plant boiler, S.C.R(Selective Catalytic Reduction) Process using NH3 asreducing agent is commercialized. But there are some problems to be solved such asrapid activity decrease, catalyst oxidizing at high temperature region, side-reaction(NOformation) and equipment corrosion, etc.Hereupon Zeolite type catalysts using hydrocarbon as reducing agent have beeninvestigated. In other hand, Perovskite mixed oxides which have been known for itscapability in thermal durability, water resistance and low costs are actively investigated.Particularly, Perovskite type mixed oxides, expressed ABO3, are typical oxide inwhich A Site is rare earth ion and B Site is transition metal ion. Then it is foundthat if A Site ion was partially substituted with other ion, oxidation condition andvacant oxygen amount of B Site could be controlled. Thus the new catalysts couldbe designed.LaCoO3 Perovskite catalyst was prepared through citrate process and coprecipitationmethod. In the case of citrate process, NOx removal activity was higher thancoprecipitation method. When A site was substituted 5% by Ce, La1-xCexCoO3catalyst with propylene as a reductant has maximum De-NOx activity about 50%. Inthe case of B site substitution with Fe(La0.95Ce0.05Co0.8Fe0.2O3), even though itsmaximum activity was somewhat lower than La0.95Ce0.05CoO3, water resiatant propertywas increased. For the monolith type perovskite catalyst, preparation variables arethe key factor of activity increase. For example, with addition of γ-alumina and pHadjustment as neutral, activity was increased.These results could be used as basic data for the development of new S.C.Rcatalyst.

목차 Contents

• 제1장 서 론...8
• 1. 연구의 배경...8
• 2. 연구의 목적 및 범위...12
• 제2장 이 론...14
• 1. Perovskite의 구조...14
• 2. 반응원리...14
• 제3장 실 험...18
• 1. 촉매제조...18
• 2. 반응시스템...23
• 3. 활성실험...23
• 4. 촉매표면 특성화 실험...25
• 제4장 결과 및 고찰...28
• 1. 촉매제조 결과...28
• 2. 활성실험결과...33
• 3. TPR/D 실험결과...46
• 제5장 결론...50
• ${\circledcirc}$참고문헌...52
• ${\circledcirc}$연구수행관련 논문발표목록서...54
• ${\circledcirc}$자체평가서...55