METHOD FOR PREPARING HIGH EFFICIENCY CERIA CATALYST FOR AIR POLLUTION PURIFICATION USING HYDROTHERMAL SYNTHESIS

• Main Authors: SON JEONG HUN, JUNG YEON GIL, CHOI YEON BIN, KIM BONG GU
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 24.05.2021
• Subjects: CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOIDCHEMISTRY; PERFORMING OPERATIONS; PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL; SEPARATION; THEIR RELEVANT APPARATUS; TRANSPORTING

The present invention relates to a method for preparing a metal ion-doped ceria catalyst for air pollution purification using hydrothermal synthesis, the method comprising the steps of: (a) adjusting pH by adding a basic material to a solution containing (i) a cerium precursor and (ii) a zirconium or tin precursor; (b) subjecting the solution obtained in step (a) to a hydrothermal reaction at a temperature of 120 to 220°C so as to form ceria doped with zirconium ions or tin ions; (c) adjusting pH by adding a basic material to the solution containing a palladium precursor; (d) adding the zirconium ion- or tin ion-doped ceria to the solution obtained in step (c) and stirring to form zirconium ion- or tin ion-doped ceria having a palladium compound adsorbed on a surface thereof; and (e) calcining zirconium ion- or tin ion-doped ceria to which a palladium compound is adsorbed on the surface to prepare a catalyst powder. According to the present invention, by adding (doping) a metal ion (Zr or Sn) to ceria, lattice shrinkage occurs due to a lattice distortion phenomenon caused by an ion radius difference depending on the type and amount of metal ion added (Ce ion: 103 pm, Zr ion: 72 pm, Sn ion: 69 pm). Due to the lattice shrinkage, a specific surface area is increased and the amount of oxygen participating in a reduction reaction is increased due to the increase of surface energy, so as to prepare a catalyst having an excellent catalytic activity, which is the ability to purify air pollutants. 본 발명은 (a) (i) 세륨 전구체 및 (ii) 지르코늄 또는 주석 전구체를 포함하는 용액에 염기성 물질을 첨가해 pH를 조절하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 용액을 120 ~ 220℃의 온도에서 수열 반응시켜 지르코늄 이온 또는 주석 이온이 도핑된 세리아를 형성시키는 단계; (c) 팔라듐 전구체를 포함하는 용액에 염기성 물질을 첨가해 pH를 조절하는 단계; (d) 상기 단계 (c)에서 얻어진 용액에 상기 지르코늄 이온 또는 주석 이온이 도핑된 세리아를 첨가하고 교반하여, 표면에 팔라듐 화합물이 흡착된 지르코늄 이온 또는 주석 이온 도핑 세리아를 형성시키는 단계; 및 (e) 상기 표면에 팔라듐 화합물이 흡착된 지르코늄 이온 또는 주석 이온 도핑 세리아를 하소시켜 촉매 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 수열 합성법을 이용한 대기오염 정화용 금속이온 도핑 세리아 촉매의 제조방법에 대한 것으로서, 본 발명에 따르면, 세리아에 금속이온(Zr 또는 Sn)을 첨가(도핑)함으로써, 첨가되는 금속이온의 종류 및 첨가량에 따라 이온반경 차이(Ce 이온 : 103pm, Zr 이온 : 72pm, Sn 이온 : 69pm)에 의한 격자 뒤틀림 현상으로 인해 격자 축소가 발생하며, 이러한 격자 축소로 인해 비표면적이 증가되고 표면 에너지의 증가로 인해 환원 반응에 참여하는 산소의 양이 증가하여 결과적으로 대기 오염 물질을 정화하는 능력인 촉매활성도가 우수한 촉매를 제조할 수 있다.