As a basic study for controlling automobile exhaust gas, the copper chromite catalysts which have higher intrinsic activity and higher resistance to thermal sintering were prepared, and the properties were checked after thermal treatment. The effects of the operating conditions on reaction rates of carbonmonoxide in a packed bed reactor and reaction kinetics were investigated.
X-ray diffraction spectra of the catalysts showed that the mixed type catalyst contained CuO and $CuCr_2O_4$ and the spinel type catalyst which was prepared by leaching to remove exess CuO from the mixed type with a 6M hydrochloric acid solution contained only $CuCr_2O_4$. The surface area determined by the Brunauer, Emmett, and Teller method using $N_2$ at liquid nitrogen temperature was 7㎡/g.
After thermal treatment at 600℃ for 4 hours and at 850℃ for 24 hours, the catalytic activity changes in both temperatures were checked. The activity of the spinel type decreased about 30% by treatment at 800℃ for 24 hours. It was observed from the X-ray diffraction spectrum that the degradation of activity in carbon monoxide oxidation came from the formation of cuprous chromite($Cu_2Cr_2O_4$).
The catalytic activity of carbon monoxide oxidation reaction over spinel type copper chromite did not nearly change for 24 hours under a normal operating condition without $SO_2$.
The reaction was carried out of various operating conditions to study the catalytic activity. The reaction rate increased as the reaction temperature and the concentration of reactants increased and the inhibition effect of carbon dioxide on the reaction rate could be neglected at above 150℃.
The reaction kinetics for the oxidation of carbon monoxide over spinel type copper chromite could be interpreted by the simple empirical power model. The exponents of partial pressures of CO and $O_2$ in the rate equation were 0.6 and 0.9, respectively, and the activation energy and the frequency factor were calculated to be 8.85 kcal/gmale and 1.283×$10^4$, respectively.
자동차 배기 개스를 제거하기 위한 정화기 제작의 기초연구로서 비교적 고유활성도가 높고 또 고온에서도 물리적 및 화학적 변화가 크지 않는 Copper Chromite 촉매를 합성하고 열적 성질, 고정층 반응기에서의 촉매활성, 반응조건 및 반응속도를 규명하고자 하였다.
X - 선 회절실험결과 혼합성 촉매는 CuO 와 $CuCr_2O_4$ 로 이루어지고 이 혼합형 촉매를 6M HCl 용액을 CuO 를 추출시켜 만든 Spinel 형 촉매는 그 성분이 거의 순수한 $CuCr_2O_4$ 임이 밝혀졌다.
질소흡착실험에서 B, E, T 식으로 얻어진 Spinel 형촉매의 표면적은 약 7㎡/gr 였으며 너무 작기 때문에 물리적인 의미가 거의 없는 걸로 판단 되었다.
600℃ 에서 4시간 그리고 850℃ 에서 24시간 열처리한 후 촉매활성을 조사해본 결과 Spinel형촉매는 거의 변화가 없었지만 혼합형촉매는 특히 850℃ 에서 반응속도가 30%정도 감소되었다. 이는 혼합형촉매가 고온(800℃) 에서 $Cu_2Cr_2O_4$ 로 변화되면서 나타나는 현상으로 짐작된다.
촉매의 활성저하를 알아보기 위해 180℃ 에서 $O_2$ 4%, CO 2% 그리고 유속 1ℓ/\min 의 조건으로 24hr 조작한 결과 이 조건에서 활성저하는 거의 없는 걸로 나타났다.
반응속도는 온도의 증가와 반응물의 농도증가에 따라 증가하였으며 150℃ 이상의 온도에서 생성된 $CO_2$ 의 영향은 없었다.
간단한 Power Law Model 을 사용하여 반응속도식을 구했으며 반응속도는 일산화탄소와 산소분압의 0.6 그리고 0.9 승에 비례하였고 활성화에너지는 8.85 Kcal/gmol 그리고 빈도계수는 1.283 × $10^4$ 으로 얻어졌다.
즉 반응속도는 r = 1.283 × $10^4 \exp (\frac{-8850}{RgT}) pco^{0.6} po_2^{0.9}$ 로 나타낼 수 있었다.
