Clean Technology, Vol.21, No.3, 184-190, September, 2015
Study of the Optimal Calcination Temperature of an Al/Co/Ni Mixed Metal Oxide as a DeNOx Catalyst for LNT
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초록
대부분의 LNT 촉매는 낮은 온도 영역에서의 NOx 산화를 위하여 Pt와 같은 귀금속류를 사용하는 것은 경제적인 부담을 가지고 있다. 따라서, 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위하여 시도되었다. 즉, Pt, Pd, Rh 등과 같은 귀금속류(platinum groupmetal, PGM)를 사용하지 않는 LNT (lean NOx trap)용 DeNOx 촉매를 개발하기 위해 시도하였다. 이를 위해서 예비실험을 통해 Pt등 귀금속류등의 PGM (platinum group metal)을 사용하지 않는 Al/Co/Ni 혼합 금속 산화물을 선정하였다. 궁극적으로는, 선정된 촉매의 소성온도에 따른 물리화학적 특성 변화가 NOx 전환율에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이들의 물리화학적인 성질을 평가하기 위해 XRD, EDS, SEM, BET 분석을 실시하였다. 이러한 평가를 실시한 결과, 모든 소성온도에서 혼합금속 산화물은 Co2AlO4 및 NiAl2O4의 스피넬 구조가 혼재되어 있는 것으로 나타났고, NOx 기체들의 산화-환원 반응이 이루어지기에는 충분한 기공부피와 기공크기를 갖고 있음을 알 수 있었다. 그러나 NH3-TPD 분석 결과에서는 소성온도가 700 ℃ 이하를 유지해야 하는 것으로 판단되었다. 더욱이 ramp test를 통해서는 NO 및 NOx 전환율을 동시에 만족할 수 있는 시료는 소성온도는 500 ℃에서 처리된 경우임을 알 수 있었다. 이러한 결과 등을 바탕으로, Al/Co/Ni=1.0/2.5/0.3 혼합 금속산화물의 최적 소성온도는 500 ℃임을 알 수 있었다.
Most of LNT catalysts use noble metals such as Pt for low temperature NOx oxidation but there is an economic weakness. For the purpose of overcoming this, this study is to develop DeNOx catalyst for LNT excluding PGM (platinum group metal) such as Pt, Pd, Rh, etc. To do so, Al/Co/Ni catalyst selected as a preliminary test is used to study fundamental property and NOx’s conversion according to calcined temperature. Ultimately, that is, Al/Co/Ni mixed metal oxide which does not use PGM is selected and physicochemical characterization is performed by way of XRD, EDS, SEM, BET and ramp test and NOx conversion is also analyzed. This study shows that all samples consist of mixed oxides of spinel structure of Co2AlO4 and NiAl2O4 and have enough pore volume and size for redox. But as a result of NH3-TPD test, it is desired that calcined temperature needs to be maintained at 700 ℃ or lower. Also only samples which are processed under 500 ℃ satisfied NO and NOx conversion simultaneously through ramp test. Based on this study’s results, optimum calcined temperature for Al/Co/Ni=1.0/2.5/0.3 mixed metal oxide catalyst is 500 ℃.
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