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N₂O 분해 특성에 미치는 CuO/MnO₂의 합성인자에 관한 연구
김정운(Joung Woon Kim),최형주(Hyungjoo Choi),장미선(Mi-Sun Jang),우달식(Dal-Sik Woo) 융복합지식학회 2019 융복합지식학회논문지 Vol.7 No.1
본 연구에서는 하수처리장에서 발생되는 저농도 N₂O 제거용 촉매를 개발하여 분해 특성에 미치는 합성 인자에 관해 알아보았다. CuO/MnO₂ 합성시 촉매 활성에 중요한 반응으로 MnO₂ 침전, CuO 침전, Cu/Mn 몰비율, 촉진제인 Cs의 주입조건으로 하여 입자를 제조하였다. 분해 성능 테스트는 하수처리장의 농도와 유사한 50 ppm의 N₂O gas로 진행하였다. MnO₂의 침전 조건은 침전제인 KMnO₄의 농도를 조절하여 최적 조건을 점검하였고, CuO의 산화조건은 대략 pH 8.8에서 침전이 이루어지기 때문에 pH 9로 맞춰주었다. pH 9로 제어된 상태에서 Cu 전구체를 주입하면 급격하게 반응이 진행되어 촉매 활성이 저감되는 것을 연구를 통해 알 수 있었다. Cu/Mn 몰 비율은 주촉매가 충분한 상태에서 조촉매가 주입되는 것이 주촉매와 조촉매로서의 상호 작용을 통해 촉매 활성이 증대되는 효과를 얻었다. 마지막으로 촉진제인 Cs를 주입한 경우, 300℃에서 N₂O 분해능이 31%에서 46%로 큰 폭으로 증대되어 긍정적인 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. In this study, we have synthesized catalysts for the removal of low concentration N₂O from sewage treatment plant and examined the synthesis factors on decomposition characteristics. Particles were prepared as amount of MnO₂ precipitation, CuO precipitation condition, Cu/Mn molar ratio and Cs as an promoter for the catalytic activity in the synthesis of CuO/MnO₂. The decomposition test were carried out at 50 ppmN₂O. The precipitation conditions of MnO₂ were adjusted by adjusting the concentration of KMnO₄ as a precipitant. The oxidation condition of CuO was adjusted to pH 9 because of the precipitation occurred at pH 8.8. When Cu precursor was injected under controlled condition at pH 9, It has been found that the oxidation reaction rapidly and the catalytic activity is reduced. The Cu/Mn molar ratio was found to increase the catalytic activity through the interaction of the main-catalyst with the sub-catalyst when the main-catalyst was in a sufficient condition. Finally, it was confirmed that the injection of Cs as a promoter greatly increased N₂O resolution from 31% to 46% at 300℃, which had a positive effect.