Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
권호 표지

Low Temperature Selective Catalytic Reduction of NO with $NH_3$ over Mn/$CeO_2$ and Mn/$ZrO_2$

Mn/$CeO_2$와 Mn/$ZrO_2$ 촉매 상에서 $NH_3$를 사용한 NO의 선택적 촉매 산화 반응

  • Ko, Jeong Huy (Graduate School of Energy and Environmental System Engineering, University of Seoul) ;
  • Park, Sung Hoon (Department of Environmental Engineering, Sunchon National University) ;
  • Jeon, Jong-Ki (Department of Chemical Engineering, Kongju National University) ;
  • Sohn, Jung Min (Department of Mineral Resources and Energy Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Lee, See-Hoon (Department of Mineral Resources and Energy Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Park, Young-Kwon (Graduate School of Energy and Environmental System Engineering, University of Seoul)
  • 고정휘 (서울시립대학교 에너지환경시스템 공학과) ;
  • 박성훈 (순천대학교 환경공학과) ;
  • 전종기 (공주대학교 화학공학부) ;
  • 손정민 (전북대학교 자원에너지 공학과) ;
  • 이시훈 (전북대학교 자원에너지 공학과) ;
  • 박영권 (서울시립대학교 에너지환경시스템 공학과)
  • Published : 2012.02.10
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Abstract

Manganese (Mn) catalysts were generated using $CeO_2$ and $ZrO_2$supports synthesized by the supercritical hydrothermal method and two different Mn precursors, aimed at an application for a low-temperature selective catalytic reduction process. Manganese acetate (MA) and manganese nitrate (MA) were used as Mn precursors. Effects of the kind and the concentration of the Mn precursor used for catalyst generation on the NOx removal efficiency were investigated. The characteristics of the generated catalysts were analyzed using $N_2$ adsorption-desorption, thermo-gravimetric analysis, X-ray diffraction, and X-ray photoelectron spectroscopy. De-NOx experiments were carried out to measure NOx removal efficiencies of the catalysts. NOx removal efficiencies of the catalysts generated using MA were superior to those of the catalysts generated using MN at every temperature tested. Analyses of the catalyst characteristics indicated that the higher NOx removal efficiencies of the MA-derived catalysts stemmed from the higher oxygen mobility and the stronger interaction with support material of $Mn_2O_3$ produced from MA than those of $MnO_2$ produced from MN.

본 연구에서는 저온에서 질소산화물 저감효율이 뛰어난 것으로 알려진 망간전구체의 종류에 따른 영향을 고찰하기 위해 초임계수열법으로 합성한 세리아($CeO_2$)와 지르코니아($ZrO_2$)를 담체로 하여 저온 SCR 공정에서의 온도에 따른 활성변화를 비교 분석하였다. Manganese acetate (MA)와 Manganese nitrate (MN), 두 종류 망간전구체의 농도를 영향인자로 고려하여 촉매의 활성변화를 고찰하였다. 활성화된 시료의 특성은 $N_2$ adsorption-desorption, TGA, XRD, XPS를 통해 분석하였고 질소산화물 저감효율을 측정하기 위해 NOx 분석기를 이용하여 De-NOx 실험을 수행하였다. 제조방법에 따라 합성한 촉매의 질소산화물 저감 효율을 분석한 결과 Manganese acetate (MA)를 활성물질로 사용한 촉매가 Manganese nitrate (MN)을 사용한 촉매에 비해 전체적인 온도 영역에서 우수한 질소산화물 저감효율을 보였다. 이는 특성분석 결과를 통해 알 수 있듯이 Manganese acetate (MA)의 주성분인 $Mn_2O_3$가 Manganese nitrate (MN)의 주성분인 $MnO_2$에 비해 높은 산소 이동도를 갖고 담체와의 강한 상호작용을 형성하는 것에 기인한 것으로 보인다.

Keywords

References

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