WO3 첨가에 의한 TiO2계 SCR 촉매의 상전이 및 입자성장이 고온안정성에 미 치는 영향
Effects of anatase-rutile phase transition and grain growth with WO3 on thermal stability for TiO2 SCR catalyst
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초록
WO3의 첨가가 TiO2계 SCR 촉매의 고온안정성에 미치는 영향을 구조적, 형상학적 분석을 통해 규명하였다. 순수한 TiO2시편과 10 wt%의 WO3를 첨가한 WO3-TiO2시편을 제조하여 800oC에서 5시간 동안 열적 스트레스를 인가하였다. FT-IR을 이용하여 촉매의 산점 변화를 확인한 결과 WO3-TiO2 시편의 경우가 순수한 TiO2 시편에 비해 열적 열화로 인한산점의 감소가 상대적으로 적었다. 반면 WO3-TiO2와 TiO2의 anatase에서 rutile로의 상전이 정도는 각각 28.4 %와 22.9 %로오히려 WO3-TiO2 시편에서 rutile 상이 더 많이 증가한 것을 확인하였다. 형상학적 분석 결과 WO3-TiO2 시편은 고온에서TiO2에 고용되어 있던 amorphous 상태의 WO3가 TiO2 입자 표면에 석출되며 결정화가 일어나게 되고, 이로 인해 촉매의 입자성장을 억제함을 확인하였다. 따라서 SCR용 TiO2 촉매에 첨가된 WO3는 anatase에서 rutile로의 상전이를 촉진시켜 고온에서의 촉매 활성을 저하시킬 수 있지만, 입성장 억제에 대한 영향이 커 결과적으로 고온안정성을 향상시킴을 확인하였다.
Abstract
Thermal stability of the TiO2 SCR catalyst with WO3 loading was investigated in terms of structural and morphological analyses. The TiO2 catalysts with 10 wt% WO3 content and without WO3 were prepared, which were heattreated at 800oC for 5 h. It was found that the catalytic acidity was decreased by thermal degradation in the WO3-TiO2specimen that relatively less than the TiO2 specimen from FT-IR analysis. The phase transition of the TiO2 catalyst from anatase to rutile was increased by heat-treatment, and the percentage of the rutile phase was 28.4 % in the WO3-TiO2 and 22.9 % in the TiO2. A shell region of WO3 distinguished from a TiO2 particle was also observed in the grain boundary region, and the WO3 led to the suppression of grain growth. It could be confirmed that the suppression of grain growth can contribute to the improvement of catalytic properties for thermal stability more than the increase of anatase-rutile phase transformation which cause the reduction of the catalytic activity in the TiO2 SCR catalyst by the presence of WO3.
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