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KR20220134134A - NOx 저감 촉매 및 이를 포함하는 자동차의 배기가스 정화장치 - Google Patents

NOx 저감 촉매 및 이를 포함하는 자동차의 배기가스 정화장치 Download PDF

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KR20220134134A
KR20220134134A KR1020210039390A KR20210039390A KR20220134134A KR 20220134134 A KR20220134134 A KR 20220134134A KR 1020210039390 A KR1020210039390 A KR 1020210039390A KR 20210039390 A KR20210039390 A KR 20210039390A KR 20220134134 A KR20220134134 A KR 20220134134A
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KR
South Korea
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catalyst
exhaust gas
cerium
oxide
vehicle
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Application number
KR1020210039390A
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English (en)
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이효경
윤달영
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Publication date
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Abstract

세륨-지르코늄 복합 산화물을 포함하는 담체, 그리고 상기 담체에 담지된 팔라듐을 포함하는 촉매로서, 상기 팔라듐은 상기 촉매 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%로 포함된, NOx 저감 촉매를 제공한다.

Description

NOx 저감 촉매 및 이를 포함하는 자동차의 배기가스 정화장치{NOx REDUCING CATALYST AND EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 NOx 저감 촉매 및 이를 포함하는 자동차의 배기가스 정화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시동 초기 저온 영역인 냉시동(cold start) 영역에서 배출되는 NOx의 저감 성능이 우수한 NOx 저감 촉매 및 이를 포함하는 자동차의 배기가스 정화장치에 관한 것이다.
배기가스에 대한 규제가 점차 엄격해짐에 따라 초기 시동시 촉매의 성능이 점점 중요해지고 있다. 그러나, 삼원촉매(TWC: three way catalyst)는 활성화되기까지 다소 시간이 걸리기 때문에, 시동 후 활성화 시간 전까지 배가기스는 배출량 대부분이 빠져 나가게 된다.
이를 보완하기 위하여, 흡착 또는 흡장형 촉매들이 개발되었다. 이들은 자동차 초기 시동시에 배기가스 성분을 흡착 또는 흡장하여 삼원촉매가 웜 업(warm-up)되는 동안 배기가스의 배출을 억제한다.
일 예로, NOx 저장 촉매는, 초기 시동시 NOx를 흡장하였다가 이후 고온의 환원 분위기가 되면서 배기가스 중 환원제 성분에 의해 저장되어 있던 NOx가 제거된다.
그러나, 연비 및 강화규제 대응을 위하여 고효율 엔진 기술이 적용되어, 배기가스 온도가 점점 낮아짐에 따라, 시동 초기 저온 영역인 냉시동(cold start) 영역에서 배출되는 NOx를 저감하는데 한계가 있다.
본 발명의 목적은 시동 초기 저온 영역인 냉시동(cold start) 영역에서 배출되는 NOx의 저감 성능이 우수한 NOx 저감 촉매를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 NOx 저감 촉매를 포함하는 자동차의 배기가스 정화장치를 제공하는 것이다.
일 구현예에 따르면, 세륨-지르코늄 복합 산화물을 포함하는 담체, 그리고 담체에 담지된 팔라듐을 포함하는 촉매로서, 팔라듐은 촉매 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%로 포함된, NOx 저감 촉매를 제공한다.
세륨-지르코늄 복합 산화물은 세륨 산화물(CeO2)과 지르코늄 산화물(ZrO2)의 복합체 또는 고용체일 수 있다.
세륨-지르코늄 복합 산화물은 세륨 산화물을 세륨-지르코늄 복합 산화물 전체 중량에 대하여 30 중량% 내지 60 중량%로 포함할 수 있다.
세륨-지르코늄 복합 산화물은 La, Y, Pr, Nd, 또는 이들의 조합을 포함하는 기능성 원소를 더 포함할 수 있다.
세륨-지르코늄 복합 산화물은 기능성 원소를 세륨-지르코늄 복합 산화물 전체 중량에 대하여 5 중량% 내지 12 중량%로 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 엔진의 배기가스를 정화하도록 엔진의 배기측과 연결된 배기 파이프 상에 구비되는 자동차의 배기가스 정화장치에 있어서, 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 받아들이고, 경유한 배기가스를 후방으로 배출시키도록 배기 파이프 상에 배치되는 하우징; 하우징의 전단을 통하여 하우징 유입된 배기가스를 1차적으로 정화시키도록 하우징에 내장되는 전단 촉매; 그리고 전단 촉매를 경유한 배기가스를 하우징의 후단으로 유출되기 전에 2차적으로 정화시키도록 하우징에 내장되는 후단 촉매를 포함하는, 자동차의 배기가스 정화장치를 제공한다.
전단 촉매는, 세륨-지르코늄 복합 산화물을 포함하는 담체, 및 담체에 담지된 팔라듐을 포함하며, 팔라듐은 전단 촉매 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있다.
후단 촉매는 담체, 및 담체에 담지된 귀금속을 포함할 수 있다.
후단 촉매는 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3), 타이타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 또는 이들의 조합을 포함하는 담체를 포함할 수 있다.
후단 촉매는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 금(Au), 또는 이들의 조합을 포함하는 귀금속을 포함할 수 있다.
후단 촉매는 담체에 담지되며, 바륨(Ba), 세리아(CeO2), 포타슘(K), 또는 이들의 조합을 포함하는 질소 산화물 흡장재를 더 포함할 수 있다.
자동차의 배기가스 정화장치는 후단 촉매를 50 중량부 내지 90 중량부 및 전단 촉매를 10 중량부 내지 50 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 NOx 저감 촉매는 시동 초기 저온 영역인 냉시동(cold start) 영역에서 배출되는 NOx의 저감 성능이 우수하다.
도 1은 일 구현예에 따른 자동차의 배기가스 정화장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 실시예에서 제조된 촉매의 열화 전후의 NOx 저장 성능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예에서 팔라듐의 함량이 2 중량%인 촉매와 CeO2의 내열성을 500 ℃ 및 800 ℃에서 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예에서 제조된 촉매에 대하여 팔라듐의 함량에 따라 내열성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예에서 제조된 촉매의 열화 전후의 NOx 저장 성능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예에서 제조된 촉매의 기능성 원소에 따라 NOx 저장 성능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
이후 설명하는 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 구현되는 형태는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 할 수 있다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로, 또는 과도하게 해석되지 않는다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
일 구현예에 따른 NOx 저감 촉매는 세륨-지르코늄 복합 산화물을 포함하는 담체, 그리고 담체에 담지된 팔라듐을 포함한다.
팔라듐은 세륨-지르코늄 복합 산화물에 담지되어, 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)를 산화시키고, 세륨-지르코늄 복합 산화물의 질소 산화물(NOx)의 저장량을 증가시키며, 내열성을 향상시키는 역할을 한다.
팔라듐은 NOx 저감 촉매 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%로 포함될 수 있고, 예를 들어 2 중량% 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 팔라듐의 함량이 1 중량% 미만인 경우 질소 산화물(NOx)의 저장량이 감소할 수 있고, 5 중량%를 초과하는 경우 팔라듐의 분산도가 저하되어 질소 산화물(NOx)의 흡장량이 증가되지 않을 수 있다.
세륨-지르코늄 복합 산화물은 150 ℃ 이하의 저온에서는 질소 산화물(NOx)을 흡장하고, 250 ℃ 이상이 되면 질소 산화물(NOx)을 탈착한다. 세륨-지르코늄 복합 산화물은 세륨 산화물(CeO2)과 지르코늄 산화물(ZrO2)의 복합체 또는 고용체일 수 있고, 일 예로 세륨 산화물(CeO2)과 지르코늄 산화물(ZrO2)이 완전하게 균일한 상을 이룬 고체 화합물, 즉, 고용체일 수 있다.
세륨-지르코늄 복합 산화물은 세륨 산화물을 세륨-지르코늄 복합 산화물 전체 중량에 대하여 30 중량% 내지 60 중량%, 예를 들어 40 중량% 내지 50 중량%로 포함할 수 있다. 세륨-지르코늄 복합 산화물에서 세륨 산화물의 함량이 30 중량% 미만인 경우 질소 산화물(NOx)의 저장량이 감소할 수 있고, 60 중량%를 초과하는 경우 세륨-지르코늄 복합 산화물이 열화되어 성능이 저하될 수 있다.
세륨-지르코늄 복합 산화물은 La, Y, Pr, Nd, 또는 이들의 조합을 포함하는 기능성 원소를 더 포함할 수 있다. 기능성 원소는 세륨-지르코늄 복합 산화물의 질소 산화물(NOx) 저장량을 더욱 향상시킬 수 있다.
세륨-지르코늄 복합 산화물은 기능성 원소를 세륨-지르코늄 복합 산화물 전체 중량에 대하여 5 중량% 내지 12 중량%로 포함할 수 있다. 기능성 원소의 함량이 5 중량% 미만인 경우 질소 산화물(NOx)의 저장량이 감소할 수 있고, 12 중량%를 초과하는 경우 질소 산화물(NOx)의 저장량이 크게 상승되지 않으며, Y 또는 Nd 등의 원소는 고가의 재료로서 비용이 상승할 수 있다.
도 1은 다른 구현예에 따른 자동차의 배기가스 정화장치의 개략적인 구성도이다.
이하, 도 1을 참조하여, 자동차의 배기가스 정화장치에 관하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 자동차의 배기가스 정화장치(20)는 엔진(10)의 배기가스를 정화하도록 엔진(10)의 배기측과 연결된 배기 파이프(12) 상에 구비되며, 배기 파이프(12) 상에 배치되는 하우징(21)과, 하우징(21)에 내장되는 전단 촉매(22) 및 후단 촉매(24)와, 배기가스에 함유된 미연소 연료의 농도를 제어하는 제어기(25)를 포함한다. 도 1에는 전단 촉매(22) 및 후단 촉매(24)의 구성을 보여주기 위하여 하우징(21)의 일부분이 커팅된 것이 도시되었다.
엔진(10)은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 엔진(10)은 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 복수의 연소실을 포함하고, 흡기 매니폴드에 연결되어 연소실 내부로 공기를 유입받으며, 연소 과정에서 발생된 배기 가스는 배기 매니폴드에 모인 후 엔진(10) 밖으로 배출되게 된다. 연소실에는 인젝터가 장착되어 연료를 연소실 내부로 분사한다.
배기 파이프(12)는 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스를 외부로 배출시키도록 엔진(10)의 배기측과 연결된다. 한편, 배기 파이프(12)는 차량의 후방으로 배기가스를 배출시키도록 차량의 언더 플로어(under floor)를 따라 후방으로 연장될 수 있으며, 이러한 배기 파이프(12)의 배치 및 엔진(10) 배기측과의 연결은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
엔진(10)으로부터 배출된 배기가스는 배기 파이프(12)를 통과하면서 배기가스 정화장치(20)를 경유한다. 또한, 배기가스 정화장치(20)를 경유하는 배기가스는 전단 촉매(22) 및 후단 촉매(24)를 순차적으로 경유한다. 즉, 하우징(21)의 전단은 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스를 받아들이도록 배기 파이프(12)에 의해 엔진(10)과 연결되고, 하우징(21)의 후단은 배기가스 정화장치(20)를 경유한 배기가스를 차량의 후방으로 배출시키도록 배기 파이프(12)와 연통된다. 여기서, 구성요소의 전단 및 후단은 배기가스의 흐름을 기준으로 하며, 배기가스가 구성요소의 전단에서 후단으로 흐르는 것으로 정의된다.
전단 촉매(22)는 하우징(21)의 전단을 통하여 하우징(21) 유입된 배기가스를 1차적으로 정화시키도록 기능한다. 또한, 전단 촉매(22)는 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)를 산화시킴과 동시에 질소 산화물(NOx)을 흡장한다.
전단 촉매(22)는 일 구현예에 따른 NOx 저감 촉매일 수 있다. NOx 저감 촉매에 대한 설명은 상기한 바와 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
후단 촉매(24)는 전단 촉매(52)의 후단에 배치되어 전단 촉매(22)를 경유한 배기가스를 하우징(21)의 후단으로 유출되기 전에 2차적으로 정화시키도록 기능한다.
후단 촉매(24)는 담체 위에 귀금속이 담지된다. 귀금속은 희박연소 영역에서 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로 산화시키는 역할을 한다. 귀금속으로서 구체적으로 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 금(Au), 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 귀금속은 후단 촉매(24) 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 10 중량%로 담지될 수 있다. 귀금속이 너무 적게 담지되면, 산화능력이 부족할 수 있고, 귀금속이 너무 많이 담지되면 질소 산화물(NOx)의 흡장 성능이 부족해 질 수 있다.
담체는 귀금속을 지지하는 역할을 한다. 일 예로, 담체는 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3), 타이타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 담체는 후단 촉매(24) 전체 중량에 대하여 65 중량% 내지 95 중량%로 포함될 수 있다.
후단 촉매(24)는 담체에 귀금속과 함께 담지된 질소 산화물 흡장재를 더 포함할 수 있다. 질소 산화물 흡장재는 희박연소 영역에서 귀금속에 의해 산화된 질소 산화물(NOx)을 흡장하는 역할을 한다.
일 예로, 질소 산화물 흡장재는 바륨(Ba), 세리아(CeO2), 포타슘(K), 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 질소 산화물 흡장재는 후단 촉매(24) 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 30 중량%로 담지될 수 있다. 질소 산화물 흡장재가 너무 적게 담지되면, 흡장 성능이 부족해 질 수 있고, 질소 산화물 흡장재가 너무 많이 담지되면, 상대적으로 귀금속을 담지하는 영역이 부족하게 되어, 산화성능이 부족해 질 수 있다.
자동차의 배기가스 정화장치(20)는 후단 촉매(24)를 50 중량부 내지 90 중량부 및 전단 촉매(22)를 10 중량부 내지 50 중량부로 포함할 수 있다. 전단 촉매(22)가 너무 적게 포함되는 경우, 저온에서의 질소 산화물(NOx) 흡장 성능이 저하될 수 있고, 전단 촉매(22)가 너무 많이 포함되는 경우, 상대적으로 후단 촉매(24)가 적게 포함되어, 고온에서의 질소 산화물(NOx) 산화 성능이 저하될 수 있다.
제어기(25)는 하우징(21)의 전단에서 배기 파이프(12)와 연결되어 하우징(21)에 유입되는 배기가스의 온도 및 자동차의 속도에 따라 배기가스에 함유된 미연소 연료의 농도를 제어한다.
제어기(25)는 제어기(25)에 연결된 온도 센서를 통해 하우징(21)의 전단에 연결된 배기 파이프(12)를 흐르는 배기가스의 온도를 감지하고, 제어기(25)에 연결된 속도 센서에 의해 자동차의 속도를 감지할 수 있다. 또한, 공연비(λ)의 정보를 수집하기 위하여 제어기(25)에 연결된 산소센서를 이용할 수 있다.
제어기(25)는 엔진(10) 시동 후 하우징(21)에 유입되는 배기가스에 함유된 미연소 연료의 농도를 연료 희박(slightly lean)이 되도록 제어한다. 제어기는 하우징(21)에 유입되는 배기가스의 온도와 자동차의 속도에 따라 배기가스에 함유된 미연소 연료의 농도의 희박도(leanness)를 다르게 제어한다.
제어기(25)는 배기가스의 온도가 설정 온도(T) 이상이거나, 차량 속도가 설정 속도(V) 이상이면, 희박 제어를 종료한다.
제어기(25)는 배기가스 온도가 설정 온도(T) 미만이고 자동차의 속도가 설정 속도(V) 미만이면서, 자동차의 기어가 중립(N) 상태일 때, 하우징(21)에 유입되는 배기가스에 함유된 미연소 연료의 공연비(λ)를 1.08 미만으로 제어할 수 있다. 여기서, 설정 온도(T)는 약 450 ℃ 이상 약 500 ℃ 미만일 수 있고, 설정 속도(V)는 약 3 km/h 일 수 있다.
또한, 제어기(25)는 하우징(21)에 유입되는 배기가스의 온도가 설정 온도(T) 미만이고 자동차의 속도가 설정 속도(V) 미만이면서, 자동차의 기어가 주행(D) 상태일 때, 하우징(21)에 유입되는 배기가스에 함유된 미연소 연료의 공연비(℃)를 1.05 미만으로 제어할 수 있다.
이하에서는 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 발명의 범위가 제한되어서는 아니된다.
[실시예: NOx 저감 촉매의 제조]
세륨-지르코늄 복합 산화물은 공침(co-precipitation) 방법을 이용하여 제조한다. 세륨 니트레이트 헥사하이드레이트(Cerium nitrate hexahydrate)(Ce(NO3)3 6H2O)와 지르코닐 클로라이드(Zirconyl chloride)(ZrOCl₂ 8H2O) 전구체를 원하는 CeO2:ZrO2 중량비로 증류수에 녹인다. 그 후 암모니아 수용액을 pH가 10이 될 때까지 상기 제조 용액에 주입하면 세륨-지르코늄 하이드록사이드(cerium-zirconium hydroxides) 침전물이 생긴다. 상기 생성된 침전물은 필터링(filtering) 후, 증류수를 이용하여 pH가 변하지 않을 때까지 세척(washing)한다. 상기 세척이 끝난 침전물은 500 ℃에서 5 시간 동안 소성을 통하여 세륨-지르코늄 복합 산화물을 얻는다.
[실험예 1: 팔라듐 함량에 따른 촉매의 성능 평가]
실시예에서 팔라듐의 함량이 촉매 전체 중량에 대하여 각각 0.5 중량%, 1 중량%, 2 중량%, 3 중량%, 4 중량%, 및 5 중량%가 되도록, 팔라듐의 첨가량을 조절하여 촉매를 제조한 후, 촉매의 NOx 저장 성능 및 내열성을 측정하였고, 그 결과를 도 2 내지 도 4에 나타내었다.
도 2는 실시예에서 제조된 촉매의 열화 전후의 NOx 저장 성능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 촉매의 열화는 1000 ℃에서 24 시간 동안 배기가스 모사 가스로 fuel lean 및 fuel rich 분위기를 교대로 변화시켜 진행하였다(Lean/Rich cyclic aging).
도 2를 참조하면, 팔라듐의 함량이 1 중량% 내지 5 중량%의 범위 내에서 팔라듐의 함량이 증가할수록 촉매의 NOx 저장량이 증가함을 알 수 있다.
도 3은 실시예에서 팔라듐의 함량이 2 중량%인 촉매와 CeO2의 내열성을 500 ℃ 및 800 ℃에서 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 실시예에서 제조된 촉매는 Pd-O-Ce 결합에 의하여 CeO2의 열화가 억제됨을 확인할 수 있다.
도 4는 실시예에서 제조된 촉매에 대하여 팔라듐의 함량에 따라 내열성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 팔라듐의 함량이 2 중량% 미만에서는 △BET 비표면적과 Pd-CeO2의 상관성이 크나, 2 중량% 이상에서는 △BET 비표면적과 Pd-CeO2의 상관성이 감소함을 알 수 있다.
[실험예 2: 팔라듐 함량에 따른 촉매의 성능 평가]
실시예에서 세륨 산화물의 함량이 촉매 전체 중량에 대하여 각각 30 중량%, 40 중량%, 50 중량%, 및 60 중량%가 되도록, 세륨 산화물의 첨가량을 조절하여 촉매를 제조한 후, 촉매의 NOx 저장 성능을 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5는 실시예에서 제조된 촉매의 열화 전후의 NOx 저장 성능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 촉매의 열화는 1000 ℃에서 24 시간 동안 배기가스 모사 가스로 fuel lean 및 fuel rich 분위기를 교대로 변화시켜 진행하였다(Lean/Rich cyclic aging).
도 5를 참조하면, 세륨-지르코늄 복합 산화물 내에 세륨 산화물의 함량이 증가함에 따라 NOx 저장량이 증가함을 알 수 있고, 세륨 산화물의 함량이 50 중량%를 초과하여 증가하면 세륨-지르코늄 복합 산화물의 열화에 의해 성능이 저하됨을 알 수 있다.
[실험예 3: 기능성 원소에 따른 촉매의 성능 평가]
실시예에서 세륨-지르코늄 복합 산화물 제조시 La, Y, Pr, Nd, 또는 이들의 조합을 포함하는 원소를 아래 표 1에 정리한 함량으로 더 첨가하여 촉매를 제조한 후, 촉매의 NOx 저장 성능을 측정하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6은 실시예에서 제조된 촉매의 기능성 원소에 따라 NOx 저장 성능을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
Ce(중량%) Zr(중량%) La(중량%) Y(중량%) Pr(중량%) Nd(중량%)
OSC #4 40 55 5 - - -
OSC #5 40 50 10 - - -
OSC #6 40 43 5 12 - -
OSC #7 40 45 5 - 10 -
OSC #8 40 42 5 5 - 8
도 6 및 표 1을 참조하면, 세륨-지르코늄 복합 산화물에 Y 및 Nd 원소를 더 첨가시 촉매의 NOx 저장 성능이 더욱 개선됨을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10: 엔진 12: 배기 파이프
20: 배기가스 정화장치 21: 하우징
22: 전단 촉매 24: 후단 촉매
25: 제어기

Claims (9)

  1. 세륨-지르코늄 복합 산화물을 포함하는 담체, 그리고
    상기 담체에 담지된 팔라듐을 포함하는 촉매로서,
    상기 팔라듐은 상기 촉매 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%로 포함된, NOx 저감 촉매.
  2. 제1항에서,
    상기 세륨-지르코늄 복합 산화물은 세륨 산화물(CeO2)과 지르코늄 산화물(ZrO2)의 복합체 또는 고용체인, NOx 저감 촉매.
  3. 제1항에서,
    상기 세륨-지르코늄 복합 산화물은 세륨 산화물을 상기 세륨-지르코늄 복합 산화물 전체 중량에 대하여 30 중량% 내지 60 중량%로 포함하는, NOx 저감 촉매.
  4. 제1항에서,
    상기 세륨-지르코늄 복합 산화물은 La, Y, Pr, Nd, 또는 이들의 조합을 포함하는 기능성 원소를 더 포함하는, NOx 저감 촉매.
  5. 제1항에서,
    상기 세륨-지르코늄 복합 산화물은 상기 기능성 원소를 상기 세륨-지르코늄 복합 산화물 전체 중량에 대하여 5 중량% 내지 12 중량%로 포함하는, NOx 저감 촉매.
  6. 엔진의 배기가스를 정화하도록 상기 엔진의 배기측과 연결된 배기 파이프 상에 구비되는 자동차의 배기가스 정화장치에 있어서,
    상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 받아들이고, 경유한 배기가스를 후방으로 배출시키도록 상기 배기 파이프 상에 배치되는 하우징;
    상기 하우징의 전단을 통하여 상기 하우징 유입된 배기가스를 1차적으로 정화시키도록 상기 하우징에 내장되는 전단 촉매; 그리고
    상기 전단 촉매를 경유한 배기가스를 상기 하우징의 후단으로 유출되기 전에 2차적으로 정화시키도록 상기 하우징에 내장되는 후단 촉매를 포함하되,
    상기 전단 촉매는,
    세륨-지르코늄 복합 산화물을 포함하는 담체, 및
    상기 담체에 담지된 팔라듐을 포함하며,
    상기 팔라듐은 상기 전단 촉매 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 5 중량%로 포함된, 자동차의 배기가스 정화장치.
  7. 제6항에서,
    상기 후단 촉매는 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3), 타이타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 또는 이들의 조합을 포함하는 담체, 및
    상기 담체에 담지되며, 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 금(Au), 또는 이들의 조합을 포함하는 귀금속을 포함하는, 자동차의 배기가스 정화장치.
  8. 제7항에서,
    상기 후단 촉매는 상기 담체에 담지되며, 바륨(Ba), 세리아(CeO2), 포타슘(K), 또는 이들의 조합을 포함하는 질소 산화물 흡장재를 더 포함하는, 자동차의 배기가스 정화장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 자동차의 배기가스 정화장치는 후단 촉매를 50 중량부 내지 90 중량부 및 전단 촉매를 10 중량부 내지 50 중량부로 포함하는, 자동차의 배기가스 정화장치.
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