Main pollutants in automobile exhaust gases can be controlled by the following reaction in a catalytic reactor.
$NO+CO\rightarrow\frac{1}{2}N_2+CO_2$
The reaction was studied in view of the effects of the operating conditions and thermal treating of the catalysts on reaction rates by using copper chromite catalysts in a integral reactor.
Two types of copper chromite, normal and spinel type, were used in this experiment. The normal type catalyst contained CuO and $CuCr_2O_4$, and spinel type catalyst was almost pure $CuCr_2O_4$.
After thermal treating at 800℃ for 24 hours, the activity of the spinel type slightly decreased, but that of normal type decreased markedly to 50% of the thermally untreated one.
At low CO concentration (3＜CO/NO＜8), the kinetics of this reaction exhibited an effective reaction order of unity with respect to NO. However at relatively high CO concentration (CO/NO＞8) CO caused reaction inhibition. By analyzing the experiental data, the following rate equation based on the adsorption control model was obtained.
$r_m = \frac{4.04 \exp (-2600/RT) C_{NO}} {1+1.29 \times 10^5 \exp (-11270/RT)C_{CO}}$
The system performances were taken at temperature range of 150 - 270℃, 1000 to 6000 ppm of No and 1 to 5% CO, and contact times in the order of tenths of a second.
자동차 배기 가스를 제거하기 위한 정화기 제작의 기초 연구로서 Copper Chromite를 합성하고 이의 열적 성질, 고정층 반응기에서의 촉매활성, 반응조건에 따른 반응속도를 규명하였다.
X-선 회절 관측 결과 혼합성 촉매는 CuO와 $CuCr_2O_4$로 이루어지고 또 spinel형 촉매는 그 성분이 거의 순수한 $CuCr_2O_4$임이 밝혀졌다.
800℃에서 하룻동안 열처리한 후 촉매활성을 조사한 결과 Spinel형 촉매는 거의 변화가 없었지만 혼합형 촉매는 활성이 50% 정도 감소되었다. 이는 혼합형 촉매가 고온에서 $Cu_2Cr_2O_4$로 변화되면서 나타나는 현상으로 짐작된다.
CO농도가 낮은 경우에는 반응속도는 NO에 대한 1차 반응으로 나타났으며, CO농도가 큰 경우에는 (CO/NO>8) 반응을 억제하는 현상이 관찰되었는데 이는 isocyanote(NCO)가 촉매표면에 생성되었기 때문인 것으로 짐작된다.
NO의 흡착이 반응속도를 결정한다는 것에 근거를 둔 반응속도식을 구했으며 그것은 다음과 같이 나타낼 수 있었다.
$r_m = \frac{4.04 \exp (-2600/RT) C_{NO}} {1+1.29 \times 10^5 \exp (-11270/RT)C_{CO}}$
윗 식은 온도는 150 ~270℃, 압력 1 atm, CO농도 1~5%, NO농도 1000~6000 ppm, 접촉시간 $10^1$초 범위에서 적용될 수 있다.
