WO₃ 첨가에 의한 TiO₂계 SCR 촉매의 상전이 및 입자성장이 고온안정성에 미치는 영향 = Effects of anatase-rutile phase transition and grain growth with WO₃ on thermal stability for TiO₂ SCR catalyst

국문 초록 (Abstract)

$WO_3$ 첨가가 $TiO_2$계 SCR 촉매의 고온안정성에 미치는 영향을 구조적, 형상학적 분석을 통해 규명하였다. 순수한 $TiO_2$시편과 10 wt%의 $WO_3$를 첨가한 $WO_3-TiO_2$ 시편을 제조하여 $800^{\circ}C$에서 5시간 동안 열적 스트레스를 인가하였다. FT-IR을 이용하여 촉매의 산점 변화를 확언한 결과 $WO_3-TiO_2$ 시편의 경우가 순수한 $TiO_2$ 시편에 비해 열적 열화로 인한 산점의 감소가 상대적으로 적었다. 반면 $WO_3-TiO_2$ 와 $TiO_2$의 anatase에 서 rutile로의 상전이 정도는 각각 28.4%와 22.9%로 오히려 $WO_3-TiO_2$ 시편에서 rutile 상이 더 많이 증가한 것을 확인하였다. 형상학적 분석 결과 $WO_3-TiO_2$ 시편은 고온에서 $TiO_2$에 고용되어 있던 amorphous 상태의 $WO_3$가 $TiO_2$ 입자 표면에 석출되며 결정화가 일어나게 되고 이로 인해 촉매의 입자성장을 억제함을 확인하였다. 따라서 SCR용 $TiO_2$ 촉매에 첨가된 $WO_3$는 anatase에서 rutile로의 상전이를 촉진시켜 고온에서의 촉매 활성을 저하시킬 수 있지만, 입성장 억제에 대한 영향이 커 결과적으로 고온안정성을 향상시킴을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Thermal stability of the $TiO_2$ SCR catalyst with W03 loading was investigated in terms of structural and morphological analyses. The $TiO_2$ catalysts with 10 w% $WO_3$ content and without $WO_3$ were prepared. which were heat-treated at $800^{\circ}C$ for 5 h. It was found that the catalytic acidity was decreased by thermal degradation in the $WO_3-TiO_2$ specimen that relatively less than the $TiO_2$ specimen from FT-IR analysis. The phase transition of the $TiO_2$ catalyst from anatase to rutile was increased by heal-treatment, and the percentage of the rutile phase was 28.4 % in the $WO_3-TiO_2$ and 22.9 % in the $TiO_2$. A shell region of $WO_3$ distinguished from a $TiO_2$ particle was also observed in the grain boundary region, and the $WO_3$ 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 $TiO_2$ SCR catalyst by the presence of $WO_3$.