KR20210065592A - Catalysts for ionic liquid decomposition and manufacturing method thereof and decomposition method of ionic liquid - Google Patents
Catalysts for ionic liquid decomposition and manufacturing method thereof and decomposition method of ionic liquid Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210065592A KR20210065592A KR1020190154529A KR20190154529A KR20210065592A KR 20210065592 A KR20210065592 A KR 20210065592A KR 1020190154529 A KR1020190154529 A KR 1020190154529A KR 20190154529 A KR20190154529 A KR 20190154529A KR 20210065592 A KR20210065592 A KR 20210065592A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- decomposition
- ionic liquid
- catalyst
- platinum
- precursor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 112
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 111
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 77
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 77
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 40
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 58
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 29
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims description 21
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000012691 Cu precursor Substances 0.000 claims description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 16
- CRJZNQFRBUFHTE-UHFFFAOYSA-N hydroxylammonium nitrate Chemical compound O[NH3+].[O-][N+]([O-])=O CRJZNQFRBUFHTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 229910018883 Pt—Cu Inorganic materials 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XYODKMYYACGWBN-UHFFFAOYSA-N aminoazanium;nitroformate Chemical compound [NH3+]N.[O-]C(=O)[N+]([O-])=O XYODKMYYACGWBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BRUFJXUJQKYQHA-UHFFFAOYSA-O ammonium dinitramide Chemical compound [NH4+].[O-][N+](=O)[N-][N+]([O-])=O BRUFJXUJQKYQHA-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L (z)-4-oxopent-2-en-2-olate;platinum(2+) Chemical compound [Pt+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DHIUMFDFYMIZTD-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ir].[Pt] Chemical compound [Cu].[Ir].[Pt] DHIUMFDFYMIZTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UMRSVAKGZBVPKD-UHFFFAOYSA-N acetic acid;copper Chemical compound [Cu].CC(O)=O UMRSVAKGZBVPKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSLMHVFKYRAUMK-UHFFFAOYSA-N acetic acid;iridium Chemical compound [Ir].CC(O)=O WSLMHVFKYRAUMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZDYCQQFBTFDFOK-UHFFFAOYSA-N acetic acid;platinum Chemical compound [Pt].CC(O)=O ZDYCQQFBTFDFOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YRRFBANPGRXQNJ-UHFFFAOYSA-M acetyl(trimethyl)azanium;bromide Chemical compound [Br-].CC(=O)[N+](C)(C)C YRRFBANPGRXQNJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YKIOKAURTKXMSB-UHFFFAOYSA-N adams's catalyst Chemical compound O=[Pt]=O YKIOKAURTKXMSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M bromocopper(1+) Chemical compound Br[Cu+] ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229940116318 copper carbonate Drugs 0.000 description 1
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WBLJAACUUGHPMU-UHFFFAOYSA-N copper platinum Chemical compound [Cu].[Pt] WBLJAACUUGHPMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZKXWKVVCCTZOLD-UHFFFAOYSA-N copper;4-hydroxypent-3-en-2-one Chemical compound [Cu].CC(O)=CC(C)=O.CC(O)=CC(C)=O ZKXWKVVCCTZOLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEZOTWYUIKXWOA-UHFFFAOYSA-L copper;carbonate Chemical compound [Cu+2].[O-]C([O-])=O GEZOTWYUIKXWOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- COUNCWOLUGAQQG-UHFFFAOYSA-N copper;hydrogen peroxide Chemical compound [Cu].OO COUNCWOLUGAQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HLYTZTFNIRBLNA-LNTINUHCSA-K iridium(3+);(z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound [Ir+3].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O HLYTZTFNIRBLNA-LNTINUHCSA-K 0.000 description 1
- GSNZLGXNWYUHMI-UHFFFAOYSA-N iridium(3+);trinitrate Chemical compound [Ir+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GSNZLGXNWYUHMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N oxoplatinum Chemical compound [Pt]=O MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- KGRJUMGAEQQVFK-UHFFFAOYSA-L platinum(2+);dibromide Chemical compound Br[Pt]Br KGRJUMGAEQQVFK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NWAHZABTSDUXMJ-UHFFFAOYSA-N platinum(2+);dinitrate Chemical compound [Pt+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O NWAHZABTSDUXMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
- B01J23/8926—Copper and noble metals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
- A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/16—Clays or other mineral silicates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
- A62D2101/06—Explosives, propellants or pyrotechnics, e.g. rocket fuel or napalm
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 이온성 액체 분해용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 이온성 액체 분해 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a catalyst for decomposing an ionic liquid, a method for preparing the same, and a method for decomposing an ionic liquid using the same.
인공위성의 자세제어용 추력기 및 장거리 로켓 추진기관 추력기 등에 사용되는 하이드라진(N2H4) 추진제는 맹독성 물질로서 전 세계적으로 이의 대체물질에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. Hydrazine (N 2 H 4 ) propellant used in thrusters for attitude control of artificial satellites and thrusters of long-range rocket propulsion engines is a highly toxic substance, and research on alternative substances is being actively conducted worldwide.
이에, 최근 해외에서는 안전성 및 취급 용이성이 우수한 하이드록실암모늄니트레이트(NH3OHNO3), 하이드라지늄니트로포메이트 (N2H5C(NO2)3) 및 암모늄디니트로아마이드 (NH4N(NO2)2) 등을 기반으로 하는 친환경 저독성 액상 단일 추진제가 활발히 개발되고 있다. 이 중 하이드록실암모늄니트레이트 계열의 추진제는 수용액 상태에서 이온성 액체이며, 발암물질 또는 돌연변이 유발물질 등이 발생되지 않고, 연소가스 또한 무독성에 가까워 환경친화적인 특징을 가지고 있다. Therefore, recently overseas, hydroxylammonium nitrate (NH 3 OHNO 3 ), hydrazinium nitroformate (N 2 H 5 C(NO 2 ) 3 ) and ammonium dinitroamide (NH 4 N (NO 2 ) 2 ) based on eco-friendly, low-toxic liquid single propellant is being actively developed. Among them, the hydroxyl ammonium nitrate-based propellant is an ionic liquid in an aqueous solution state, does not generate carcinogens or mutagenic substances, and the combustion gas is also close to non-toxic and has environmental-friendly characteristics.
더욱이, 상기 하이드록실암모늄니트레이트 계열의 추진제는 충분한 산소량을 보유하고 있기 때문에 추진제로 적용될 때 우수한 추진력을 갖는다. 또한, 낮은 빙점 및 높은 밀도를 갖고 있기 때문에 물리적인 특성 또한 매우 우수하다. 또한, 물의 비점 이하의 온도에서도 물에 대한 높은 용해도를 가지고 있기 때문에 물을 용매로 하여 추력기 하단의 최종 연소온도 또는 가열온도를 낮출 수 있는 이점을 가지고 있다. Moreover, the hydroxylammonium nitrate-based propellant has an excellent driving force when applied as a propellant because it has a sufficient amount of oxygen. In addition, since it has a low freezing point and a high density, the physical properties are also very good. In addition, since it has a high solubility in water even at a temperature below the boiling point of water, it has the advantage of lowering the final combustion temperature or heating temperature at the bottom of the thruster by using water as a solvent.
그러나 하이드록실암모늄니트레이트 계열의 추진제는 높은 수분함량으로 인하여 점화 시 어려움을 갖는다. 이에 따라, 최소 200℃ 이상으로 가열하여 추진제를 분해해야 하며, 이 때, 분해는 촉매를 사용하고, 개시를 위하여 가열 온도는 낮을수록 효율이 우수하다. 또한, 하이드록실암모늄니트레이트 계열의 추진제는 점화를 통한 분해 시 추력기 하단의 온도 및 촉매 배드부의 온도가 고온으로 올라가 이와 같은 환경에 취약하지 않아야한다. However, hydroxylammonium nitrate-based propellants have difficulty in ignition due to their high moisture content. Accordingly, the propellant must be decomposed by heating to at least 200° C., at this time, the decomposition uses a catalyst, and the lower the heating temperature for initiation, the better the efficiency. In addition, the hydroxyl ammonium nitrate-based propellant should not be vulnerable to such an environment because the temperature at the bottom of the thruster and the temperature of the catalyst bed rise to a high temperature during decomposition through ignition.
이에, 하이드록실암모늄니트레이트 계열의 추진제를 사용하기 위해서는 저온 분해 활성이 우수하면서 동시에 고온에서 견딜 수 있는 촉매의 사용이 필수적이다.Accordingly, in order to use a hydroxyl ammonium nitrate-based propellant, it is essential to use a catalyst that has excellent low-temperature decomposition activity and can withstand high temperatures.
기존에는 하이드록실암모늄니트레이트 계열의 추진제를 분해하기 위하여 가장 많이 사용되는 촉매 물질로서 알루미나 등의 지지체에 이리듐, 백금, 로듐 및 팔라듐 등에서 선택되는 금속의 산화물이 담지된 촉매를 사용하였다. Conventionally, a catalyst in which an oxide of a metal selected from iridium, platinum, rhodium, and palladium, etc. is supported on a support such as alumina as a catalyst material most often used to decompose hydroxylammonium nitrate-based propellants was used.
이와 같은 촉매는 매우 고가라는 단점이 있으며, 추진제의 분해효율이 좋지 않다는 단점이 있다.Such a catalyst has the disadvantage that it is very expensive, and the decomposition efficiency of the propellant is not good.
따라서, 경제성 및 이온성 액체의 분해활성이 우수함과 동시에 고온에서의 내열성이 우수한 촉매의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for the development of a catalyst that is economical and has excellent decomposition activity of ionic liquids and at the same time has excellent heat resistance at high temperatures.
본 발명의 목적은 이온성 액체 분해에 대하여, 저온 활성이 우수한 이온성 액체 분해용 촉매를 제공하는 것이다. 구체적으로, 낮은 이온성 액체 분해 개시 온도를 가지고, 고온에서도 안정적인 내열성을 갖는 이온성 액체 분해용 촉매를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a catalyst for decomposition of ionic liquids having excellent low-temperature activity with respect to decomposition of ionic liquids. Specifically, to provide a catalyst for decomposition of an ionic liquid having a low ionic liquid decomposition initiation temperature and stable heat resistance even at high temperatures.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 목적을 달성할 수 있는 이온성 액체 분해용 촉매의 제조방법을 제공하는 것이다. 구체적으로, 가격경쟁력도 확보하면서 소성 후 손상 및 변형이 발생하지 않는 이온성 액체 분해용 촉매를 제조하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a catalyst for decomposing an ionic liquid that can achieve the above object. Specifically, it is to prepare a catalyst for decomposition of an ionic liquid that does not cause damage or deformation after calcination while also securing price competitiveness.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 이온성 액체 분해용 촉매를 사용하여 우수한 효율로 이온성 액체를 분해하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for decomposing an ionic liquid with excellent efficiency using the above-described catalyst for decomposing an ionic liquid.
본 발명에 따른 이온성 액체 분해용 촉매는 다공성 세라믹 구조체; 및 상기 다공성 세라믹 구조체 상에 형성되고, 백금계 금속 및 구리를 포함하는 금속 코팅층;을 포함한다.The catalyst for decomposition of an ionic liquid according to the present invention includes a porous ceramic structure; and a metal coating layer formed on the porous ceramic structure and including a platinum-based metal and copper.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 백금계 금속은 백금 또는 이리듐일 수 있다.The platinum-based metal according to an embodiment of the present invention may be platinum or iridium.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 다공성 세라믹 구조체는 코디어라이트 모노리스일 수 있다.The porous ceramic structure according to an embodiment of the present invention may be a cordierite monolith.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 백금계 금속의 담지량은 이온성 액체 분해용 촉매 총 중량에 대하여, 0.1 내지 30중량%일 수 있고, 상기 구리의 담지량은 이온성 액체 분해용 촉매 총 중량에 대하여, 5 내지 60중량%일 수 있다.The supported amount of the platinum-based metal according to an embodiment of the present invention may be 0.1 to 30% by weight, based on the total weight of the catalyst for decomposition of ionic liquids, and the supported amount of copper is based on the total weight of the catalyst for decomposition of ionic liquids , may be 5 to 60% by weight.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 다공성 세라믹 구조체 상에 백금계 금속 및 구리를 포함하는 금속 코팅층을 포함하는 이온성 액체 분해용 촉매를 이온성 액체에 접촉하여 분해 반응을 유도하는 이온성 액체 분해 방법에 관한 것이다.Another embodiment according to the present invention is a method for decomposing an ionic liquid by inducing a decomposition reaction by contacting a catalyst for decomposition of an ionic liquid including a metal coating layer including a platinum-based metal and copper on a porous ceramic structure with the ionic liquid is about
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이온성 액체는 단일 추진제일 수 있다.The ionic liquid according to an embodiment of the present invention may be a single propellant.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 a) 백금계 금속 전구체 및 구리 전구체를 포함하는 전구체 용액에 다공성 세라믹 구조체를 침지하여 전구체 코팅층을 형성하는 단계; b) 상기 전구체 코팅층이 형성된 다공성 세라믹 구조체를 소성하여 금속 코팅층을 형성하는 단계; 를 포함하는 이온성 액체 분해용 촉매의 제조방법에 관한 것이다.Another embodiment according to the present invention comprises the steps of: a) immersing a porous ceramic structure in a precursor solution containing a platinum-based metal precursor and a copper precursor to form a precursor coating layer; b) forming a metal coating layer by firing the porous ceramic structure on which the precursor coating layer is formed; It relates to a method for producing a catalyst for decomposition of an ionic liquid comprising a.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 소성은 1,000℃이상에서 수행하는 것일 수 있다.The firing according to an embodiment of the present invention may be performed at 1,000°C or higher.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 백금계 금속 전구체는 백금 전구체 또는 이리듐 전구체일 수 있다.The platinum-based metal precursor according to an embodiment of the present invention may be a platinum precursor or an iridium precursor.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 다공성 세라믹 구조체는 a) 단계 이전에 전처리하는 단계를 더 수행할 수 있다.The porous ceramic structure according to an embodiment of the present invention may further perform a pretreatment step before step a).
본 발명에 의한 이온성 액체 분해용 촉매는 낮은 분해온도를 가져 저온 분해 활성이 우수함과 동시에 고농도의 이온성 액체의 분해 활성이 우수하다는 장점이 있다.The catalyst for decomposition of an ionic liquid according to the present invention has an advantage in that it has a low decomposition temperature and is excellent in low-temperature decomposition activity and at the same time is excellent in decomposition activity of a high concentration ionic liquid.
또한, 본 발명에 의한 이온성 액체 분해용 촉매는 가격 경쟁력을 갖고, 고온의 환경에서도 견딜 수 있는 내열성을 갖는다는 장점이 있다.In addition, the catalyst for decomposing an ionic liquid according to the present invention has advantages in that it has price competitiveness and heat resistance that can withstand a high temperature environment.
또한, 본 발명에 의한 이온성 액체 분해용 촉매를 사용하여 이온성 액체를 고효율로 분해할 수 있다는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that the ionic liquid can be decomposed with high efficiency using the catalyst for decomposing the ionic liquid according to the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 실시예 1의 이온성 액체 분해용 촉매의 형태를 관찰한 것이다.
도 2는 본 발명의 비교실시예에 의한 비교예 4의 이온성 액체 분해용 촉매의 형태를 관찰한 것이다.1 is an observation of the form of a catalyst for decomposition of an ionic liquid of Example 1 according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an observation of the form of the catalyst for decomposition of the ionic liquid of Comparative Example 4 according to the Comparative Example of the present invention.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of embodiments of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.
본 명세서에서, "모노리스"는 세라믹으로 벌집형(허니컴) 구조로 막대형태의 빈 공간이 연결되어 있는 구조를 의미한다.As used herein, the term “monolith” refers to a structure in which hollow rod-shaped spaces are connected in a ceramic honeycomb (honeycomb) structure.
본 명세서에서, "코디어라이트"는 2MgO·2Al2O3·5SiO2의 화학식을 가지며, 마그네시아(MgO), 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2) 간의 3성분계로부터 유도된 화합물이다.As used herein, "cordierite" has a chemical formula of 2M g O·2Al 2 O 3 ·5SiO 2 , and is derived from a ternary system between magnesia (MgO), alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ). is a compound.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이온성 액체 분해용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 이온성 액체 분해 방법에 관한 것이다.To achieve the above object, this invention relates to a catalyst for decomposing an ionic liquid, a method for preparing the same, and a method for decomposing an ionic liquid using the same.
본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.If we explain this invention in detail, it is as follows.
본 발명에 따른 이온성 액체 분해용 촉매는 다공성 세라믹 구조체; 및 상기 다공성 세라믹 구조체 상에 형성되고, 백금계 금속 및 구리를 포함하는 금속 코팅층;을 포함한다.The catalyst for decomposition of an ionic liquid according to the present invention includes a porous ceramic structure; and a metal coating layer formed on the porous ceramic structure and including a platinum-based metal and copper.
이온성 액체는 분해 반응 시, 저온에서 수행할 경우 분해 효율이 더욱 높아질 수 있다. 특히, 이온성 액체는 로켓 등의 항공우주 분야에서 추진제로 사용되는 데, 이 때 추진제는 분해 개시 온도를 저감시켜 추진제의 가열 온도를 낮춰 사용 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 가열에 따른 온도 상승을 견딜 수 있는 내열성을 갖는 것이 중요하다.The decomposition efficiency of the ionic liquid may be further increased when the decomposition reaction is performed at a low temperature. In particular, ionic liquids are used as propellants in the aerospace field such as rockets. In this case, the propellants reduce the decomposition initiation temperature to lower the heating temperature of the propellant to further improve the use efficiency, and to reduce the temperature increase due to heating. It is important to have tolerable heat resistance.
본 발명에 따른 이온성 액체 분해용 촉매는 낮은 분해 개시 온도를 가짐으로써, 저온 분해 활성이 우수하고, 고온에서 안정적으로 견딜 수 있는 내열성을 가져 추진제로서 탁월하다.The catalyst for decomposition of an ionic liquid according to the present invention has a low decomposition initiation temperature, so it has excellent low-temperature decomposition activity, and has heat resistance that can stably withstand high temperatures, thereby being excellent as a propellant.
이는 본 발명에 따른 이온성 액체 분해용 촉매는 다공성 세라믹 구조체; 및 상기 다공성 세라믹 구조체 상에 형성되고, 백금계 금속 및 구리를 포함하는 금속 코팅층;을 포함하는 조합으로 달성할 수 있는 것이다. 다공성 세라믹 구조체가 아니거나 금속 코팅층 또한 백금계 금속 및 구리가 아닌 다른 금속 또는 이들의 산화물로 구성할 경우, 저온 분해 활성 및 내열성을 동시에 확보할 수 없거나 향상이 미미하다.The catalyst for decomposition of an ionic liquid according to the present invention is a porous ceramic structure; and a metal coating layer formed on the porous ceramic structure and including a platinum-based metal and copper. If it is not a porous ceramic structure or the metal coating layer is also composed of a metal other than platinum-based metal and copper or an oxide thereof, low-temperature decomposition activity and heat resistance cannot be secured at the same time or the improvement is insignificant.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다공성 세라믹 구조체는 다공성을 갖는 세라믹 구조체이며, 구체적인 일 예로, 코디어라이트 계열의 세라믹 구조체, 세라믹 페이퍼를 사용하여 제조된 세라믹 구조체 및 세라믹 폼 등에서 선택되는 구조체일 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 상술한 목적을 극대화하기 위하여, 상기 다공성 세라믹 구조체는 코디어라이트 모노리스일 수 있다. 상기 다공성 세라믹 구조체 상에 본 발명에 따른 금속 코팅층을 형성할 경우, 분해 개시 온도를 현저히 저감시켜 저온 분해 활성도를 더욱 향상시킬 수 있고, 고온에서의 우수한 내열성을 확보할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the porous ceramic structure is a ceramic structure having porosity, and as a specific example, it may be a structure selected from a cordierite-based ceramic structure, a ceramic structure manufactured using ceramic paper, a ceramic foam, and the like. can Preferably, in order to maximize the above-described object of the present invention, the porous ceramic structure may be a cordierite monolith. When the metal coating layer according to the present invention is formed on the porous ceramic structure, the decomposition initiation temperature can be significantly reduced to further improve the decomposition activity at low temperature, and excellent heat resistance at high temperature can be secured.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 금속 코팅층은 백금계 금속 및 구리를 포함할 수 있다. 구체적으로는 백금 또는 이리듐에서 선택되는 백금계 금속; 및 구리;를 포함할 수 있다. 상기 백금계 금속 및 구리를 모두 포함함으로써, 고온의 환경에서 사용할 수 있고, 분해 효율을 극대화할 수 있다. 더욱이, 이로부터 제조된 이온성 액체 분해용 촉매는 분해 개시 온도가 저온 분해 활성이 우수하다.According to an embodiment of the present invention, the metal coating layer may include a platinum-based metal and copper. Specifically, a platinum-based metal selected from platinum or iridium; and copper; By including both the platinum-based metal and copper, it can be used in a high-temperature environment, and decomposition efficiency can be maximized. Moreover, the catalyst for decomposition of an ionic liquid prepared therefrom has excellent decomposition activity at a low decomposition initiation temperature.
기존에는 백금계 금속만을 사용한 귀금속 촉매를 사용하였으나, 제조 단가가 매우 고가에 속하여 생산성 및 가격경쟁력이 현저히 낮고, 분해 개시 온도의 저감이 미미하여 저온 분해 활성도가 좋지 않았다. 또한, 구리만을 사용할 경우, 고온의 환경에서는 손상 및 변형이 발생하여 이온성 액체 분해용 촉매로 적합하지 않았다.In the past, noble metal catalysts using only platinum-based metals were used, but the production cost was very high, so the productivity and price competitiveness were remarkably low, and the low-temperature decomposition activity was not good because the reduction in the decomposition initiation temperature was insignificant. In addition, when only copper is used, damage and deformation occur in a high-temperature environment, so that it is not suitable as a catalyst for decomposition of ionic liquids.
이와 달리, 본 발명에 따른 이온성 액체 분해용 촉매는 백금계 금속; 및 구리;을 동시에 적용함으로써, 생산성 및 가격경쟁력 확보는 물론, 예상치 못한 현격한 분해 개시 온도의 저감 효과로 우수한 저온 분해 활성도를 가지며, 이와 동시에 우수한 내열성을 가지는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.On the other hand, the catalyst for decomposition of an ionic liquid according to the present invention includes a platinum-based metal; and copper; by simultaneously applying, not only securing productivity and price competitiveness, but also having excellent low-temperature decomposition activity due to the effect of reducing the unexpected decomposition initiation temperature, and at the same time having excellent heat resistance, thereby completing the present invention.
또한, 백금계 금속 및 구리의 산화물 등과 같은 일 예로, 산화구리(CuO) 등으로 코팅층을 형성할 경우, 고온의 환경에서 이온성 액체의 분해가 아닌 다른 반응을 유도하여 이온성 액체 분해 선택도 및 효율이 저감되어 촉매 활성도가 좋지 않으며, 고온의 환경에서 사용이 적합하지 않아, 본 발명에 따른 상술한 효과를 달성하기 어렵다.In addition, when a coating layer is formed of, for example, copper oxide (CuO), etc., such as a platinum-based metal and an oxide of copper, a reaction other than the decomposition of the ionic liquid is induced in a high-temperature environment, so that the ionic liquid decomposition selectivity and Since the efficiency is reduced, the catalyst activity is not good, and it is not suitable for use in a high temperature environment, so it is difficult to achieve the above-described effect according to the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 금속 코팅층은 총 중량에 대하여, 백금계 금속 0.1 내지 40중량% 및 구리 60 내지 99.9중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 백금계 금속 1 내지 35중량% 및 구리 65 내지 99중량% 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량일 때, 저온 분해 활성도 및 내열성을 더욱 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the metal coating layer may include 0.1 to 40% by weight of a platinum-based metal and 60 to 99.9% by weight of copper based on the total weight. Preferably, it may contain 1 to 35% by weight of a platinum-based metal and 65 to 99% by weight of copper. When the content is as described above, low-temperature decomposition activity and heat resistance can be further improved.
더욱 구체적으로는 상기 백금계 금속이 이리듐일 경우, 금속 코팅층 총 중량에 대하여, 이리듐 0.1 내지 40중량% 및 구리 60 내지 99.9중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 이리듐 1 내지 20중량% 및 구리 80 내지 99중량% 포함할 수 있다. 더 바람직하게는 이리듐 1 내지 10중량% 및 구리 90 내지 99중량% 포함할 수 있다. 이리듐일 경우, 소량이 코팅되더라도 현저히 분해 개시 온도를 저감시킬 수 있고, 내열성을 확보할 수 있다.More specifically, when the platinum-based metal is iridium, 0.1 to 40% by weight of iridium and 60 to 99.9% by weight of copper based on the total weight of the metal coating layer may be included, preferably 1 to 20% by weight of iridium and 80% by weight of copper to 99% by weight. More preferably, 1 to 10% by weight of iridium and 90 to 99% by weight of copper may be included. In the case of iridium, even if a small amount is coated, the decomposition initiation temperature can be significantly reduced, and heat resistance can be secured.
또한, 상기 백금계 금속이 백금일 경우, 금속 코팅층 총 중량에 대하여, 백금 0.1 내지 40중량% 및 구리 60 내지 99.9중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 백금 5 내지 40중량% 및 구리 60 내지 95중량% 포함할 수 있다. 더 바람직하게는 백금 10 내지 35중량% 및 구리 65 내지 90중량% 포함할 수 있다. 백금일 경우, 백금 전구체 소량으로도 우수한 밀착력으로 다량의 담지량을 확보할 수 있어 저온 분해 활성 효율이 우수한 촉매를 확보함과 동시에 고온 환경에서도 변형 및 손상이 발생하지 않는다.In addition, when the platinum-based metal is platinum, it may include 0.1 to 40% by weight of platinum and 60 to 99.9% by weight of copper, preferably 5 to 40% by weight of platinum and 60 to 95% by weight of copper, based on the total weight of the metal coating layer. % by weight. More preferably, 10 to 35% by weight of platinum and 65 to 90% by weight of copper may be included. In the case of platinum, it is possible to secure a large amount of support with excellent adhesion with a small amount of platinum precursor, thereby securing a catalyst with excellent low-temperature decomposition activity efficiency, and at the same time, deformation and damage do not occur even in a high-temperature environment.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 백금계 금속의 담지량은 이온성 액체 분해용 촉매 총 중량에 대하여, 0.1 내지 30중량%일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 20중량%일 수 있고, 더 바람직하게는 1 내지 15중량%일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the supported amount of the platinum-based metal may be 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 20% by weight, more preferably based on the total weight of the catalyst for decomposition of the ionic liquid. Preferably, it may be 1 to 15% by weight.
또한, 상기 백금계 금속이 이리듐일 경우, 담지량은 이온성 액체 분해용 촉매 총 중량에 대하여, 0.1 내지 30중량%일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 10중량%일 수 있고, 더 바람직하게는 1 내지 5중량%일 수 있다.In addition, when the platinum-based metal is iridium, the supported amount may be 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 10% by weight, more preferably 1, based on the total weight of the catalyst for decomposition of the ionic liquid. to 5% by weight.
또한, 상기 백금계 금속이 백금일 경우, 담지량은 이온성 액체 분해용 촉매 총 중량에 대하여, 0.1 내지 30중량%일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 20중량%일 수 있고, 더 바람직하게는 5 지 15중량%일 수 있다.In addition, when the platinum-based metal is platinum, the supported amount may be 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 20% by weight, more preferably 5 based on the total weight of the catalyst for decomposing the ionic liquid. It may be 15% by weight.
상술한 담지량으로 금속 코팅층을 형성할 경우, 고내열성을 확보함과 동시에 현저히 낮은 분해 개시 온도로 이온성 액체의 분해 가열 온도를 현저히 저감시켜 생산성 및 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.When the metal coating layer is formed with the above-mentioned loading amount, it is possible to secure high heat resistance and at the same time significantly reduce the decomposition heating temperature of the ionic liquid with a remarkably low decomposition initiation temperature, thereby further improving productivity and efficiency.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 구리의 담지량은 이온성 액체 분해용 촉매 총 중량에 대하여, 5 내지 60중량%일 수 있다. 바람직하게는 10 내지 50중량%일 수 있고, 더 바람직하게는 25 내지 50중량%일 수 있다. 상기 담지량으로 금속 코팅층을 형성할 경우, 저온 분해 활성도 및 내열성을 현저히 향상시킬 수 있다. 더욱이, 상기 백금계 금속 담지량을 동시에 만족할 경우, 상술한 효과를 극대화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the supported amount of copper may be 5 to 60% by weight based on the total weight of the catalyst for decomposition of the ionic liquid. Preferably it may be 10 to 50% by weight, more preferably 25 to 50% by weight. When the metal coating layer is formed in the amount supported, low-temperature decomposition activity and heat resistance can be significantly improved. Moreover, when the platinum-based metal loading amount is simultaneously satisfied, the above-described effect can be maximized.
본 발명의 일 실시예 따라, 상기 이온성 액체 분해용 촉매는 분해 개시 온도가 70℃이하일 수 있다. 구체적으로는 10 내지 60℃일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 55℃일 수 있고, 더 바람직하게는 10 내지 50℃일 수 있다. 상기와 같이 낮은 분해 개시 온도를 가짐으로써, 촉매 분해를 위한 가열 온도를 현저히 저감시킬 수 있어 우수한 생산성을 확보할 수 있다. 더욱이 고온에서도 내열성이 우수하여 고온 환경에서 효율 저감없이 우수한 활성도를 발현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the catalyst for decomposition of the ionic liquid may have a decomposition initiation temperature of 70° C. or less. Specifically, it may be 10 to 60 °C, preferably 10 to 55 °C, and more preferably 10 to 50 °C. By having a low decomposition initiation temperature as described above, it is possible to significantly reduce the heating temperature for catalyst decomposition, thereby ensuring excellent productivity. Moreover, it has excellent heat resistance even at high temperatures, so that excellent activity can be expressed in a high temperature environment without reducing efficiency.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 이온성 액체 분해용 촉매의 비표면적은 액체 질소 온도(-196 ℃)에서 질소 흡탈착을 통한 BET (Brunauer-Emmett-Teller) 방법으로 측정되었고, 상기 비표면적은 0.1 내지 0.8m2/g일 수 있고, 바람직하게는 0.1 내지 0.5m2/g일 수 있고, 더 바람직하게는 0.1 내지 0.25m2/g일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the specific surface area of the catalyst for decomposition of the ionic liquid was measured by the BET (Brunauer-Emmett-Teller) method through nitrogen adsorption and desorption at a liquid nitrogen temperature (-196° C.), and the specific surface area may be 0.1 to 0.8 m 2 /g, preferably 0.1 to 0.5 m 2 /g, and more preferably 0.1 to 0.25 m 2 /g.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 이온성 액체 분해용 촉매의 기공크기는 Porosimeter(Pore master, Quantachrome사)에 의하여 측정되었고, 상기 기공크기는 1 내지 100nm일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 50nm일 수 있으며, 더 바람직하게는 1 내지 10nm일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the pore size of the catalyst for decomposition of the ionic liquid was measured by a Porosimeter (Pore master, Quantachrome Co.), and the pore size may be 1 to 100 nm, preferably 1 to 50 nm may be, and more preferably 1 to 10 nm.
상기와 같은 비표면적 및 기공크기를 가질 경우, 우수한 저온 분해 활성을 가질 수 있다.When it has the specific surface area and pore size as described above, it may have excellent low-temperature decomposition activity.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 다공성 세라믹 구조체 상에 백금계 금속 및 구리를 포함하는 금속 코팅층을 포함하는 이온성 액체 분해용 촉매를 이온성 액체에 접촉하여 분해 반응을 유도하는 이온성 액체 분해 방법에 관한 것이다.Another embodiment according to the present invention is a method for decomposing an ionic liquid by inducing a decomposition reaction by contacting a catalyst for decomposition of an ionic liquid including a metal coating layer including a platinum-based metal and copper on a porous ceramic structure with the ionic liquid is about
본 발명에 따른 상기 이온성 액체 분해용 촉매에서 상술한 다공성 세라믹 구조체, 금속 코팅층의 종류, 함량 등은 생략한다.In the catalyst for decomposing an ionic liquid according to the present invention, the types and contents of the porous ceramic structure and the metal coating layer described above are omitted.
본 발명에 따른 이온성 액체 분해용 촉매를 이온성 액체에 접촉하여 분해 반응을 유도함으로써, 현저히 낮은 온도에서 분해 개시가 발생하여 저온에서 분해 활성이 원활히 이루어질 수 있다. 또한, 반응 유도를 위한 가열에 따른 온도 상승으로 발생된 고온 환경에서도 손상 및 변형이 발생하지 않아 분해 효율 저감이 발생하지 않고, 우수한 이온성 액체 분해 효과를 발현할 수 있다.By inducing a decomposition reaction by contacting the catalyst for decomposition of an ionic liquid according to the present invention to the ionic liquid, decomposition initiation occurs at a remarkably low temperature, so that decomposition activity can be smoothly performed at a low temperature. In addition, damage and deformation do not occur even in a high-temperature environment caused by a temperature increase caused by heating for inducing a reaction, so that a reduction in decomposition efficiency does not occur, and an excellent decomposition effect of an ionic liquid can be expressed.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 이온성 액체는 로켓 등의 항공우주 분야에서 사용되는 단일 추진제일 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 단일 추진제는 하이드록실암모늄니트레이트(NH3OHNO3), 하이드라지늄니트로포메이트 (N2H5C(NO2)3) 및 암모늄디니트로아마이드 (NH4N(NO2)2) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 극대화된 효과 발현이 가능한 하이드록실암모늄니트레이트(NH3OHNO3)일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ionic liquid may be a single propellant used in aerospace fields such as rockets. In a specific example, the single propellant is hydroxylammonium nitrate (NH 3 OHNO 3 ), hydrazinium nitroformate (N 2 H 5 C(NO 2 ) 3 ) and ammonium dinitroamide (NH 4 N(NO 2 ) ) may be any one or a mixture of two or more selected from 2) and the like. Preferably, it may be hydroxylammonium nitrate (NH 3 OHNO 3 ) capable of maximizing effect expression.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 a) 백금계 금속 전구체 및 구리 전구체를 포함하는 전구체 용액에 다공성 세라믹 구조체를 침지하여 전구체 코팅층을 형성하는 단계; b) 상기 전구체 코팅층이 형성된 다공성 세라믹 구조체를 소성하여 금속 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 이온성 액체 분해용 촉매의 제조방법에 관한 것이다.Another embodiment according to the present invention comprises the steps of: a) immersing a porous ceramic structure in a precursor solution containing a platinum-based metal precursor and a copper precursor to form a precursor coating layer; b) forming a metal coating layer by sintering the porous ceramic structure on which the precursor coating layer is formed; relates to a method for producing a catalyst for decomposition of an ionic liquid comprising a.
본 발명에 따른 a) 단계는 백금계 금속 전구체 및 구리 전구체를 포함하는 전구체 용액에 다공성 세라믹 구조체를 침지하여 전구체 코팅층을 형성하는 단계이다. 상기 a) 단계를 통하여 다공성 세라믹 구조체 상에 전구체 코팅층이 형성될 수 있다. Step a) according to the present invention is a step of forming a precursor coating layer by immersing the porous ceramic structure in a precursor solution containing a platinum-based metal precursor and a copper precursor. A precursor coating layer may be formed on the porous ceramic structure through step a).
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전구체 용액은 백금계 금속 전구체, 구리 전구체 및 용매를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 백금계 금속 전구체는 백금 전구체 또는 이리듐 전구체를 포함할 수 있다. 상기 용매는 백금계 금속 전구체를 분산 또는 용해할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 분해하기 위한 이온성 액체의 용매와 동일할 수 있고, 구체적으로는 물일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the precursor solution may include a platinum-based metal precursor, a copper precursor, and a solvent. Preferably, the platinum-based metal precursor may include a platinum precursor or an iridium precursor. The solvent is not particularly limited as long as it can disperse or dissolve the platinum-based metal precursor. For example, it may be the same as the solvent of the ionic liquid for decomposition, specifically water.
구체적으로 일 예에 따라, 상기 백금계 금속 전구체는 예를 들어, 상기 백금계 금속 전구체가 백금일 경우, 염화백금산, 산화백금, 브롬화백금, 백금아세틸아세토네이트, 이산화백금, 백금아세트산, 질산백금 및 이들의 수화물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 백금계 금속 전구체가 이리듐일 경우, 산화이리듐, 질산이리듐, 이리듐아세틸아세토네이트, 이리듐아세트산, 염화이리듐산 및 이들의 수화물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, according to an example, the platinum-based metal precursor is, for example, when the platinum-based metal precursor is platinum, chloroplatinic acid, platinum oxide, platinum bromide, platinum acetylacetonate, platinum dioxide, platinum acetic acid, platinum nitrate, and It may be any one or a mixture of two or more selected from hydrates thereof, but is not limited thereto. In addition, when the platinum-based metal precursor is iridium, it may be any one or a mixture of two or more selected from iridium oxide, iridium nitrate, iridium acetylacetonate, iridium acetic acid, iridic acid chloride, and hydrates thereof, but is limited thereto no.
구체적으로 일 예에 따라, 상기 구리 전구체는 예를 들어, 황산구리, 질산구리, 염화구리, 브롬화구리, 탄산구리, 구리아세틸아세토네이트, 구리아세트산, 수산화구리, 산화구리, 이산화구리 및 이들의 수화물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, according to an example, the copper precursor is, for example, copper sulfate, copper nitrate, copper chloride, copper bromide, copper carbonate, copper acetylacetonate, copper acetic acid, copper hydroxide, copper oxide, copper dioxide, hydrates thereof, etc. It may be any one or a mixture of two or more selected, but is not limited thereto.
본 발명에 따른 상기 b) 단계는 상기 전구체 코팅층이 형성된 다공성 세라믹 구조체를 소성하여 금속 코팅층을 형성하는 단계이다. 상기 b) 단계를 수행함으로써, 상기 전구체 코팅층이 활성금속으로서 금속 코팅층을 형성하여, 이온성 액체 분해반응을 촉진하여 분해 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.Step b) according to the present invention is a step of forming a metal coating layer by firing the porous ceramic structure on which the precursor coating layer is formed. By performing step b), the precursor coating layer forms a metal coating layer as an active metal, thereby promoting the ionic liquid decomposition reaction, thereby further improving the decomposition efficiency.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 소성은 1,000℃이상에서 수행하는 것일 수 있다. 구체적으로는 상기 소성은 1,000 내지 1,500℃, 바람직하게는 1,000 내지 1,350℃, 더 바람직하게는 1,100 내지 1,300℃에서 수행하는 것일 수 있다. 상기와 같은 온도에서 소성함으로써, 순수한 금속의 순도가 높은 금속 코팅층을 형성할 수 있고, 이온성 액체에 대한 분해 선택도가 우수하고, 저온 분해 활성도 및 내열성이 현저히 향상된 촉매를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sintering may be performed at 1,000° C. or higher. Specifically, the sintering may be performed at 1,000 to 1,500 °C, preferably at 1,000 to 1,350 °C, more preferably at 1,100 to 1,300 °C. By calcining at the above temperature, a metal coating layer having high purity of pure metal can be formed, and a catalyst having excellent decomposition selectivity for ionic liquids and significantly improved low-temperature decomposition activity and heat resistance can be provided.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 소성은 1 내지 10시간동안 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the sintering may be performed for 1 to 10 hours, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 금속 전구체 코팅층을 형성 후 건조하는 단계를 더 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 건조는 80 내지 150℃의 온도에서 1 내지 10시간동안 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the step of drying after forming the metal precursor coating layer may be further performed. For example, the drying may be performed at a temperature of 80 to 150° C. for 1 to 10 hours, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다공성 세라믹 구조체는 a) 단계 이전에 전처리하는 단계를 더 수행할 수 있다. 상기 전처리를 통하여 불순물 및 유기물을 제거하여 금속 코팅층의 밀착성을 더욱 향상시키고, 더욱 우수한 저온 활성도 및 내열성을 확보할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the porous ceramic structure may further perform a pretreatment step before step a). By removing impurities and organic matter through the pretreatment, the adhesion of the metal coating layer can be further improved, and better low-temperature activity and heat resistance can be secured.
구체적으로는 상기 전처리는 세척용액의 종류에는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 산, 염기, 유기용매 또는 계면활성제 수용액을 이용하여 각각 세척한 후, 건조하고 500 내지 1,000℃의 온도에서 소성하는 것일 수 있다. 상기 세척은 어느 하나를 이용할 수 있고, 둘 이상을 이용할 경우, 각각 독립적으로 세척 단계를 2단계 이상으로 수행할 수 있다. 이 후 증류수 또는 유기 용매로 세척단계를 더 거칠 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specifically, the pretreatment is not particularly limited in the type of the washing solution, but for example, after each washing using an acid, base, organic solvent or surfactant aqueous solution, drying and calcining at a temperature of 500 to 1,000 ° C. it could be Any one may be used for the washing, and when two or more are used, each washing step may be independently performed in two or more steps. Thereafter, a washing step may be further performed with distilled water or an organic solvent, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다공성 세라믹 구조체는 더욱 향상된 효과 구현을 위하여 표면에 활성금속이 코팅된 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the porous ceramic structure may use a surface coated with an active metal in order to realize a more improved effect, but is not limited thereto.
본 발명에 따른 이온성 액체 분해용 촉매는 현저히 낮은 분해 개시 온도를 구현함으로써, 저온 분해 활성이 우수하고, 고온의 환경에서도 변형 및 효율 저감 없이 효과를 발현하는 내열성을 가져 로켓 등의 항공우주 분야의 추진제의 분해용 촉매로서 탁월하다.The catalyst for decomposition of an ionic liquid according to the present invention has a significantly low decomposition initiation temperature, and thus has excellent low-temperature decomposition activity, and has heat resistance that exhibits effects without deformation and efficiency reduction even in a high-temperature environment. It is excellent as a catalyst for decomposition of propellants.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 아래 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of Examples and Comparative Examples. The examples below are only for helping understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the examples below.
[물성 측정 방법][Method of measuring physical properties]
1) 분해 개시 온도(Decomposition onset temperature)1) Decomposition onset temperature
SUS 316 재질로 제작된 반응기 내부에 이온성 액체 분해용 촉매 0.3g를 투입한다. 이 후, 농도 70 중량% 하이드록실암모늄니트레이트 수용액 100㎕을 마이크로 피펫을 사용하여 적셔준다. 이와 동시에 반응기 상부를 결합하고, 내부 촉매층의 온도, 기상의 온도 및 압력을 초당 100회씩 측정하였다. 이 때, 상온에서 200℃까지 10℃/min의 승온 속도로 온도를 상승시켰다. 70 중량% 하이드록실암모늄니트레이트 수용액의 분해 시 강한 발열로 인한 촉매 온도의 상승이 시작되는 지점을 분해 개시 온도로 기재하였다.Add 0.3 g of catalyst for decomposition of ionic liquid into the reactor made of SUS 316. Thereafter, 100 μl of a 70 wt% aqueous solution of hydroxylammonium nitrate is wetted using a micropipette. At the same time, the upper part of the reactor was combined, and the temperature of the internal catalyst layer, the temperature and pressure of the gas phase were measured 100 times per second. At this time, the temperature was increased from room temperature to 200°C at a temperature increase rate of 10°C/min. The point where the catalyst temperature starts to rise due to strong exotherm during decomposition of the 70 wt% hydroxylammonium nitrate aqueous solution was described as the decomposition initiation temperature.
2) 담지량 측정2) Measurement of loading amount
코디어라이트 모노리스 지지체에 금속이 담지된 이온성 액체 분해용 촉매를 곱게 분쇄하여 분말로 만든 후에, X-선 형광분석 (SPEX SamplePrep 3635 X-Press, SPEX Sample Prep Group, 미국) 을 통해서 금속 담지량을 확인하였다. After finely pulverizing the metal-supported catalyst for decomposition of ionic liquids on a cordierite monolith support to make a powder, X-ray fluorescence analysis (SPEX SamplePrep 3635 X-Press, SPEX Sample Prep Group, USA) was performed to determine the amount of metal supported Confirmed.
[실시예 1][Example 1]
몰농도 1 M 수산화나트륨 수용액 500㎖에 직경 1cm, 높이 1cm인 원통형의 코디어라이트 모노리스를 침지한 후, 소니케이트를 통해서 15분 동안 세척을 진행한 후, 110 ℃의 오븐에서 건조하였다. 건조 후 몰농도 0.5 M 염산 수용액 500㎖에 코디어라이트 모노리스를 침지한 후, 소니케이트를 통해서 15분 동안 세척을 진행한 후, 110 ℃의 오븐에서 건조하였다. 이후 증류수 500㎖에 코디어라이트 모노리스를 침지한 후, 소니케이트를 통해서 15분 동안 세척을 진행한 후, 110 ℃의 오븐에서 건조하였다. 이 후 900℃ 에서 12 시간 동안 소성과정을 거쳤다. 소성이 끝난 후 톨루엔 500㎖에 코디어라이트 모노리스를 침지한 후, 소니케이트를 통해서 15분 동안 세척을 진행한 후, 110 ℃의 오븐에서 건조하였다. 이를 2회 반복하였다. 마지막으로 몰농도 0.1 M 아세틸트리메틸암모늄 브로마이드 수용액에 코디어라이트 모노리스를 침지한 후, 5시간 동안 세척을 진행한 후, 110 ℃의 오븐에서 건조하여 전처리하였다.A cylindrical cordierite monolith having a diameter of 1 cm and a height of 1 cm was immersed in 500 ml of a molar concentration of 1 M aqueous sodium hydroxide solution, washed through a sonicate for 15 minutes, and then dried in an oven at 110 ° C. After drying, the cordierite monolith was immersed in 500 ml of an aqueous solution of 0.5 M hydrochloric acid with a molar concentration, and then washed through a sonicate for 15 minutes, and then dried in an oven at 110°C. Thereafter, the cordierite monolith was immersed in 500 ml of distilled water, washed through a sonicate for 15 minutes, and then dried in an oven at 110°C. After that, it was calcined at 900°C for 12 hours. After sintering, the cordierite monolith was immersed in 500 ml of toluene, washed through a sonicate for 15 minutes, and then dried in an oven at 110°C. This was repeated twice. Finally, the cordierite monolith was immersed in a molar concentration of 0.1 M aqueous acetyltrimethylammonium bromide solution, washed for 5 hours, and dried in an oven at 110° C. for pretreatment.
질산구리(Cu(NO3)2·H2O) 0.55g 및 염화백금산(H2PtCl6·6H2O) 0.080g을 증류수 500㎖에 투입 후, 용해시켜 전구체 용액을 제조하였다. 이 후, 상기 전처리된 코디어라이트 모노리스(0.3 g, 직경 1cm, 높이 1cm인 원통형, 비표면적 0.83m2/g, 기공크기 124.2nm)를 5개를 상기 전구체 용액에 침지한 후, 감압하에서 70℃에서 6시간동안 가열하였다. 가열 후, 전구체 용액 내의 증류수 증발을 위하여, 100 ℃에서 4시간동안 건조시켰다. 상기 건조 과정을 2회 반복하였다. 이 후, 건조된 코디어라이트 모노리스를 1,200 ℃에서 4시간동안 소성시켜 코디어라이트 모노리스 상에 백금-구리 금속 코팅층이 형성된 Pt-Cu 촉매를 제조하였다. 제조된 촉매의 코디어라이트 모노리스 형태가 도 1에 도시된 바와 같이, 손상 및 변형 없이 유지되는 것을 확인하였다.Copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·H 2 O) 0.55 g and chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ·6H 2 O) 0.080 g were added to 500 ml of distilled water and dissolved to prepare a precursor solution. After that, 5 pretreated cordierite monoliths (0.3 g, 1 cm in diameter, 1 cm in height cylindrical, specific surface area 0.83 m 2 /g, pore size 124.2 nm) were immersed in the precursor solution, and then 70 under reduced pressure. It was heated at ℃ for 6 hours. After heating, in order to evaporate distilled water in the precursor solution, it was dried at 100° C. for 4 hours. The drying process was repeated twice. Thereafter, the dried cordierite monolith was calcined at 1,200° C. for 4 hours to prepare a Pt-Cu catalyst in which a platinum-copper metal coating layer was formed on the cordierite monolith. It was confirmed that the cordierite monolith form of the prepared catalyst was maintained without damage and deformation, as shown in FIG. 1 .
[실시예 2][Example 2]
상기 실시예 1에서 전구체 용액을 질산구리(Cu(NO3)2·H2O) 0.60g 및 염화백금산(H2PtCl6·6H2O) 0.040g을 증류수 500㎖에 용해시켜 Pt-Cu 촉매를 제조 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Example 1 a precursor solution in a copper nitrate (Cu (NO 3) 2 · H 2 O) 0.60g and chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 · 6H 2 O) dissolved in distilled water, 0.040g 500㎖ by Pt-Cu catalyst The same procedure was performed except that
[실시예 3][Example 3]
상기 실시예 1에서 전구체 용액을 질산구리(Cu(NO3)2·H2O) 0.55g 및 염화백금산(H2PtCl6·6H2O) 0.10g을 증류수 500㎖에 용해시켜 Pt-Cu 촉매를 제조 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Example 1 a precursor solution in a copper nitrate (Cu (NO 3) 2 · H 2 O) 0.55g and chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 · 6H 2 O) dissolved in 0.10g of distilled water was 500㎖ Pt-Cu catalyst The same procedure was performed except that
[실시예 4][Example 4]
상기 실시예 1에서 전구체 용액을 질산구리(Cu(NO3)2·H2O) 전구체 0.72g 및 염화이리듐산(H2Cl6Ir·H2O) 전구체 0.092g을 증류수 500㎖에 용해시켜 Ir-Cu 촉매를 제조 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.The precursor solution in Example 1 was dissolved in 500 ml of distilled water by dissolving 0.72 g of a copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·H 2 O) precursor and 0.092 g of a chlorinated iridic acid (H 2 Cl 6 Ir·H 2 O) precursor in 500 ml of distilled water. The same procedure was carried out except that the Ir-Cu catalyst was prepared.
[실시예 5][Example 5]
상기 실시예 1에서 전구체 용액을 질산구리(Cu(NO3)2·H2O) 전구체 0.70g 및 염화이리듐산(H2Cl6Ir·H2O) 전구체 0.10g을 증류수 500㎖에 용해시켜 Ir-Cu 촉매를 제조 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.In Example 1, the precursor solution was dissolved in 500 ml of distilled water by dissolving 0.70 g of a copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·H 2 O) precursor and 0.10 g of a chlorinated iridic acid (H 2 Cl 6 Ir·H 2 O) precursor in 500 ml of distilled water. The same procedure was carried out except that the Ir-Cu catalyst was prepared.
[실시예 6][Example 6]
상기 실시예 1에서 전구체 용액을 질산구리(Cu(NO3)2·H2O) 전구체 0.62g 및 염화이리듐산(H2Cl6Ir·H2O) 전구체 0.20g을 증류수 500㎖에 용해시켜 Ir-Cu 촉매를 제조 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.In Example 1, the precursor solution was dissolved in copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·H 2 O) precursor 0.62 g and chlorinated iridic acid (H 2 Cl 6 Ir·H 2 O) precursor 0.20 g in 500 ml of distilled water. The same procedure was carried out except that the Ir-Cu catalyst was prepared.
[실시예 7][Example 7]
상기 실시예 1에서 전구체 용액을 질산구리(Cu(NO3)2·H2O) 전구체 0.75g 및 염화이리듐산(H2Cl6Ir·H2O) 전구체 0.08g을 증류수 500㎖에 용해시켜 Ir-Cu 촉매를 제조 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.The precursor solution in Example 1 was prepared by dissolving 0.75 g of a copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·H 2 O) precursor and 0.08 g of a chlorinated iridic acid (H 2 Cl 6 Ir·H 2 O) precursor in 500 ml of distilled water. The same procedure was carried out except that the Ir-Cu catalyst was prepared.
[비교예 1][Comparative Example 1]
상기 실시예 1에서 전구체 용액에 침지하지 않고, 전처리된 코디어라이트 모노리스만을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.The same procedure was performed except that in Example 1, only the pre-treated cordierite monolith was used without being immersed in the precursor solution.
[비교예 2][Comparative Example 2]
상기 실시예 1에서 코디어라이트 모노리스가 아닌 니켈 폼을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.The same procedure was performed except that in Example 1, a nickel foam, not a cordierite monolith, was used.
[비교예 3][Comparative Example 3]
상기 실시예 1에서 전구체 용액을 염화이리듐산(H2Cl6Ir·H2O) 전구체 1.02g을 증류수 500㎖에 용해시켜 Ir 촉매를 제조 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.The precursor solution in Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that an Ir catalyst was prepared by dissolving 1.02 g of an iridic acid chloride (H 2 Cl 6 Ir·H 2 O) precursor in 500 ml of distilled water.
[비교예 4][Comparative Example 4]
상기 실시예 1에서 전구체 용액을 염화백금산(H2PtCl6·6H2O) 전구체 0.78g을 증류수 500㎖에 용해시켜 Pt 촉매를 제조 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다In Example 1, the precursor solution was prepared in the same manner except that a Pt catalyst was prepared by dissolving 0.78 g of a chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 .6H 2 O) precursor in 500 ml of distilled water.
[비교예 5][Comparative Example 5]
상기 실시예 1에서 전구체 용액을 질산구리(Cu(NO3)2·H2O) 전구체 0.81g을 증류수 500㎖에 용해시켜 Cu 촉매를 제조 한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 이 때, 코디어라이트 모노리스 형상이 도 2에 도시된 바와 같이, 변형되어 붕괴된 것을 확인하였으며, 하이드록실암모늄니트레이트 수용액에 대한 분해 개시 온도를 측정하였을 때, 분해 반응이 일어나지 않았다. In Example 1, the copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·H 2 O) precursor was dissolved in 0.81 g of distilled water in 500 ml of distilled water to prepare a Cu catalyst in the same manner as in Example 1. At this time, it was confirmed that the shape of the cordierite monolith was deformed and collapsed as shown in FIG. 2 , and when the decomposition initiation temperature of the aqueous hydroxylammonium nitrate solution was measured, no decomposition reaction occurred.
본 발명의 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5에 따른 이온성 액체 분해용 촉매를 이용하여 측정된 이온성 액체 추진제의 분해개시온도 결과 및 XRF 성분 분석을 표 1에 나타내었다.Table 1 shows the results of the decomposition initiation temperature and the XRF component analysis of the ionic liquid propellant measured using the catalyst for decomposition of the ionic liquid according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 of the present invention.
구조체 종류porous ceramic
structure type
개시 온도
(℃)decomposition
onset temperature
(℃)
모노리스cordierite
monolith
모노리스cordierite
monolith
모노리스cordierite
monolith
모노리스cordierite
monolith
모노리스cordierite
monolith
모노리스cordierite
monolith
모노리스cordierite
monolith
모노리스cordierite
monolith
모노리스 cordierite
monolith
모노리스cordierite
monolith
모노리스cordierite
monolith
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 이온성 액체 분해용 촉매를 사용하여 이온성 액체인 하이드록실암모늄니트레이트를 분해하였을 때, 분해 개시 온도가 현저히 낮아 저온 분해 활성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 고온에서 소성함에도 손상 및 변형이 발생하지 않는 내열성을 가지며 분해 효율 저감 없이 우수한 물성을 나타내었다.또한, 비교예 2와 같이, 다공성 세라믹 구조체가 아닌 금속 폼 상에 금속 코팅층을 형성할 경우, 실시예 1과 동일한 조건에서 수행하더라도 금속 담지량 및 분해 개시 온도의 저감 효과가 미미한 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, when hydroxylammonium nitrate, which is an ionic liquid, was decomposed using the catalyst for decomposition of an ionic liquid according to the present invention, it was confirmed that the decomposition initiation temperature was significantly lowered and the low-temperature decomposition activity was excellent. . In addition, it has heat resistance that does not cause damage or deformation even when fired at high temperatures, and exhibits excellent physical properties without reducing decomposition efficiency. In addition, as in Comparative Example 2, when a metal coating layer is formed on a metal foam rather than a porous ceramic structure, Even when carried out under the same conditions as in Example 1, it was confirmed that the effect of reducing the metal loading amount and the decomposition initiation temperature was insignificant.
또한, 비교예 3 및 4와 같이 백금계 금속만을 포함하는 금속 코팅층을 형성할 경우, 분해 개시 온도의 저감이 거의 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었고, 비교예 5와 같이, 구리만을 포함하는 금속 코팅층의 경우 도 2에 도시된 바와 같이 촉매 기공이 막히고 뒤틀어지는 등의 형상에 변형이 발생할 뿐만 아니라 이온성 액체에 대한 분해가 발생되지 않아 이온성 액체 분해용 촉매로서 사용이 어려웠다.In addition, as in Comparative Examples 3 and 4, when the metal coating layer containing only the platinum-based metal was formed, it was confirmed that the reduction in the decomposition initiation temperature hardly occurred, and as in Comparative Example 5, the metal coating layer containing only copper In this case, as shown in FIG. 2 , the catalyst pores were clogged and distorted, and the shape was deformed, and decomposition of the ionic liquid did not occur, making it difficult to use as a catalyst for decomposing the ionic liquid.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명에 따른 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. In the present invention, as described above been described by the specific details and exemplary embodiments and the drawing, which only be provided to assist the overall understanding of the present invention, the present invention is not limited to the embodiment of the present invention If you grow up with common knowledge in the field you belong to, various modifications and variations are possible from these descriptions.
따라서, 본 발명에 따른 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the idea according to this invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and not only the claims described later, but also all the variations in the claims that are equivalent to or equivalent to the claimed ones. will be.
Claims (10)
상기 다공성 세라믹 구조체 상에 형성되고, 백금계 금속 및 구리를 포함하는 금속 코팅층;
을 포함하는 이온성 액체 분해용 촉매.porous ceramic structure; and
a metal coating layer formed on the porous ceramic structure and including a platinum-based metal and copper;
A catalyst for decomposition of an ionic liquid comprising a.
상기 백금계 금속은 백금 또는 이리듐인 이온성 액체 분해용 촉매.The method of claim 1,
The platinum-based metal is platinum or iridium, a catalyst for decomposition of an ionic liquid.
상기 다공성 세라믹 구조체는 코디어라이트 모노리스인 이온성 액체 분해용 촉매.The method of claim 1,
The porous ceramic structure is a cordierite monolith catalyst for decomposition of an ionic liquid.
상기 백금계 금속의 담지량은 이온성 액체 분해용 촉매 총 중량에 대하여, 0.1 내지 30중량%이고,
상기 구리의 담지량은 이온성 액체 분해용 촉매 총 중량에 대하여, 5 내지 60중량%인 이온성 액체 분해용 촉매.The method of claim 1,
The supported amount of the platinum-based metal is 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the catalyst for decomposition of the ionic liquid,
The supported amount of copper is 5 to 60% by weight based on the total weight of the catalyst for decomposing the ionic liquid.
상기 이온성 액체는 단일 추진제인 이온성 액체 분해 방법.6. The method of claim 5,
wherein the ionic liquid is a single propellant.
b) 상기 전구체 코팅층이 형성된 다공성 세라믹 구조체를 소성하여 금속 코팅층을 형성하는 단계;
를 포함하는 이온성 액체 분해용 촉매의 제조방법.a) forming a precursor coating layer by immersing the porous ceramic structure in a precursor solution containing a platinum-based metal precursor and a copper precursor;
b) forming a metal coating layer by firing the porous ceramic structure on which the precursor coating layer is formed;
A method for producing a catalyst for decomposition of an ionic liquid comprising a.
상기 소성은 1,000℃이상에서 수행하는 것인 이온성 액체 분해용 촉매의 제조방법.8. The method of claim 7,
The method for producing a catalyst for decomposition of an ionic liquid is that the calcination is carried out at 1,000 ° C.
상기 백금계 금속 전구체는 백금 전구체 또는 이리듐 전구체인 이온성 액체 분해용 촉매의 제조방법.8. The method of claim 7,
The platinum-based metal precursor is a method for producing a catalyst for decomposition of an ionic liquid, which is a platinum precursor or an iridium precursor.
상기 다공성 세라믹 구조체는 a) 단계 이전에 전처리하는 단계를 더 수행하는 이온성 액체 분해용 촉매의 제조방법.8. The method of claim 7,
The porous ceramic structure is a method for producing a catalyst for decomposition of an ionic liquid to further perform a pretreatment step before step a).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190154529A KR102351362B1 (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Catalysts for ionic liquid decomposition and manufacturing method thereof and decomposition method of ionic liquid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190154529A KR102351362B1 (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Catalysts for ionic liquid decomposition and manufacturing method thereof and decomposition method of ionic liquid |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210065592A true KR20210065592A (en) | 2021-06-04 |
KR102351362B1 KR102351362B1 (en) | 2022-01-13 |
Family
ID=76392087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190154529A Active KR102351362B1 (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Catalysts for ionic liquid decomposition and manufacturing method thereof and decomposition method of ionic liquid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102351362B1 (en) |
-
2019
- 2019-11-27 KR KR1020190154529A patent/KR102351362B1/en active Active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
C.Maleix et al., 7th European Conference for Aeronautics and Space Sciences, (2017.07.03.), DOI:10.13009/EUCASS2017-479* * |
R. Amrousse et al., Combustion and Flame 162 (2015) 2686-2692 |
Steven D.Chambreau et al., J.Phys.Chem.Lett., 8, 2126-2130 (2017.04.24.)* * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102351362B1 (en) | 2022-01-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4431750A (en) | Platinum group metal catalyst on the surface of a support and a process for preparing same | |
JP3715482B2 (en) | Carbon monoxide selective oxidation catalyst in hydrogen-containing gas, carbon monoxide removal method using the catalyst, and solid polymer electrolyte fuel cell system | |
US3972837A (en) | Catalyst for purifying automotive exhaust gases | |
US4134860A (en) | Catalyst manufacture | |
CN101767022B (en) | Catalyst with non-oxide as carrier and application thereof | |
US4910180A (en) | Catalyst and process for its preparation | |
CN106540754A (en) | A kind of catalyst for catalytic combustion and its preparation method and application | |
CN1032749A (en) | Rhodium-free three-way catalyst | |
US20120115709A1 (en) | High Temperature Catalysts for Decomposition of Liquid Monopropellants and Methods for Producing the Same | |
CN107185527B (en) | Preparation method of eggshell type deoxidation catalyst | |
CN105102120A (en) | Dehydrogenation catalyst for naphthenic hydrocarbons, method for producing dehydrogenation catalyst for naphthenic hydrocarbons, hydrogen production system, and hydrogen production method | |
KR101671822B1 (en) | Ammonia oxidation catalysts | |
JP5607131B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
CS209839B2 (en) | Catalytic composition suitable for decreasing the impurities in the refuse gases and method of making the same | |
CN111514905A (en) | Noble metal and transition metal composite catalyst and preparation method thereof | |
Zhao et al. | Mullite-supported Rh catalyst: a promising catalyst for the decomposition of N 2 O propellant | |
KR102351362B1 (en) | Catalysts for ionic liquid decomposition and manufacturing method thereof and decomposition method of ionic liquid | |
CN108187691A (en) | A kind of preparation method and applications of filled composite structure catalyst for CO gas phase coupling synthesis of oxalate | |
US3970588A (en) | Catalyst for hydrazine decomposition | |
Catillon et al. | Development of new Cu0–ZnII/Al2O3 catalyst supported on copper metallic foam for the production of hydrogen by methanol steam reforming | |
JPH0113900B2 (en) | ||
KR102819305B1 (en) | Hexa-aluminate support-containing catalyst, and method for producing same | |
US4520223A (en) | Dehydrogenation process | |
US6753293B1 (en) | Process for coating substrates with catalytic materials | |
US5185312A (en) | Method of producing a catalyst for the decomposition of hydrazine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20191127 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20210217 Patent event code: PE09021S01D |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Final Notice of Reason for Refusal Patent event date: 20210823 Patent event code: PE09021S02D |
|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20220107 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20220111 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20220111 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20241224 Start annual number: 4 End annual number: 4 |