내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

첨단기술정보

home
알림마당
과학기술정보분석
첨단기술정보

3원촉매에서 산소저장 역할에 대하여(On the role of oxygen storage in three-way catalysis)

전문가 제언: □ 귀금속과 알루미나 담체로 구성된 3원촉매에 CeO2를 가하면 CO, HC 및 NOx정제에 역동적 성능이 촉진된다. OSC로서 CeO2는 농후 A/F조건에서 산소를 공급하여 CO 및 HC를 산화시키고, 희박 A/F조건에서는 산소를 저장하여 NOx를 환원시킨다. 이는 Ce3+및 Ce4+산화물간의 산화환원반응이 일어날 수 있기 때문이다. 또한 CeO2격자에서 Ce4+는 쉽게 Ce3+로 변환되는데 이는 비화학량론적 거동 때문이다. OSC의 가장 기본이 되는 것이 이 산화환원반응으로서 외견상 간단하나 반응계의 많은 요소와 관련되기 때문에 이의 영향은 간단하지 않다. 배기가스 성분 중의 산화제로서는 산소 및 물, 환원제로서는 일산화탄소 및 수소가 있고 이들의 경쟁반응과 상호의존성 조사가 필요하다.

□ 3원촉매에서 세리아(이산화 세륨)의 역할은 수성가스 전환반응의 촉진, 귀금속의 분산 및 알루미나 담체의 소결억제 등이다. 실제로 자동차의 열적으로 거친 조건에서 3원촉매는 현저히 기능이 저하된다. 이는 담체의 표면적 손실, 귀금속의 소결 및 세리아의 활성저하 때문이다. 특히 소결은 담체, 귀금속 및 세리아 등 모든 상에서 일어날 수 있는데 어떤 상의 소결이 열적 활성저하에 가장 치명적인지 또는 이들 상호간에 어떤 영향을 주는지에 대하여 세밀한 비교실험이 필요하다.

□ 최근 자동차에서 필요한 촉매는 1000℃정도의 배기가스에서 열적 안정성과 내구성을 갖는 물질이어야 한다. 세리아에 지르코니아를 혼합한 혼합산화물이 세리아의 소결을 억제하는데 효과적으로 이는 3원촉매 촉진제인 세리아의 열적안정성을 증진한다. CeO2-ZrO2계의 상평형그림과 이에 상응하는 여러 가지 결정형태에 관하여 많은 연구가 되어 있다. 그러나 Ce-Zr-O계의 화합물 또는 혼합산화물은 보통 준안정 상태로 얻어지고 이는 촉매에서의 활용에 유용하다. 여기서 지르코니아는 세리아가 쉽게 환원형으로 형성될 수 있도록 해 주는 구조적 촉진제이다. 세리아와 지르코니아는 이온반경의 크기가 다르기 때문에 혼합산화물은 부적당한 짝이 되고, 이는 단순히 무질서한 섬을 생성한다. 섬의 형성은 세리아에 더 많은 결함을 결과하여 입계 및 빈자리를 증가시키고 산소수송과 환원을 더 용이하게 한다. 준안정 상태의 혼합산화물을 제조하기 위해서는 선진 분말가공 기술이 필요하고, 화학적 공침법 등으로 촉매자체의 제조기술 확보가 선행되어야 한다.

저자: Di Monte, R; Kaspar, J
자료유형