구리 제올라이트와 철 제올라이트 촉매에 의한 질소산화물의 암모니아 선택적 촉매환원반응 특성

Abstract

구리-제올라이트 촉매와 Fe-제올라이트 촉매로 과잉산소 분위기에서 일산화질소의 암모니아 선택적 촉매환원반응을 체계적으로 조사하였다. 촉매는 디젤엔진에서의 SCR기술의 적용을 위하여 구리와 철을 <TEX>$NH_4$</TEX>-BEA와 <TEX>$NH_4$</TEX>-ZSM-5 제올라이트에 이온교환법과 함침법으로 담지시켜 제조하였다. 촉매의 특성은 BET, XRD, FE-TEM과 SEM/EDS를 사용하여 조사하였다. 고정된 반응조건에서 선택적 촉매환원반응의 활성을 조사한 결과에서 구리를 BEA 제올라이트에 이온교환시켜 제조한 촉매가 <TEX>$200{\sim}250^{\circ}C$</TEX>의 저온영역에서 탁월한 성능을 나타내었다. <TEX>$250^{\circ}C$</TEX> 이하의 저온에서 구리-제올라이트 촉매가 Fe-제올라이트 촉매보다 높은 반응활성을 나타내었다. BEA 제올라이트에 담지된 촉매가 ZSM-5 제올라이트에 담지된 촉매보다 <TEX>$250^{\circ}C$</TEX> 이하의 저온에서 우수한 반응활성을 나타내었다. The <TEX>$NH_3$</TEX>-selective catalytic reduction (SCR) reaction of NO with excess of oxygen were systematically investigated over Cu-zeolite and Fe-zeolite catalysts. Cu-zeolite and Fe-zeolite catatysts to adapt the SCR technology for mobile diesel engines were prepared by liquid ion exchange and incipient wetness impregnation of <TEX>$NH_4$</TEX>-BEA and <TEX>$NH_4$</TEX>-ZSM-5 zeolites. The catalysts were characterized by BET, XRD, FE-TEM (field emission transmission electron microscopy) and SEM/EDS. The SCR examinations performed under stationary conditions showed that the Cu-exchanged BEA catalyst revealed pronounced performance at low temperatures of <TEX>$200{\sim}250^{\circ}C$</TEX>. With respect to the Fe-zeolite catalyst, the Cu-zeolite catalyst showed a higher activity in the SCR reaction at low temperatures below <TEX>$250^{\circ}C$</TEX>. BEA zeolite based catalyst exhibited good activity in comparison with ZSM-5 zeolite based catalyst at low temperatures below <TEX>$250^{\circ}C$</TEX>.