본 연구에서는 삼원촉매인 Pd-Rh-CeO₂ 기반 모노리스 촉매의 귀금속과 CeO₂ 함량이 삼원촉매 가동 공연비에 끼치는 영향에 대해 조사했다. 또한, 각 삼원촉매의 노화가 끼치는 영향을 탐색하기 위해서 1050 °C 조건에서 30시간동안 수열노화처리를 진행했다. 삼원촉매를 자동차 모의 배기가스 반응실험을 통해 100–500 °C의 활성을 시험한 결과, 양론 조건 (λ = 1.00)에서는 CeO₂의 함량 증가가 촉매의 NO 환원과 C₃H₈ 산화를 촉진하는 것으로 나타났다. 그와 대조적으로 과농과 희박 조건(λ = 0.99와 1.01)에서는 삼원촉매 활성이 CeO₂보다 귀금속 함량에 영향을 받는 것으로 나타났지만, CeO₂의 함량 변화가 과농 조건에서는 귀금속 함량이 높은 촉매군에서, 희박 조건에서는 과량의 O₂에 의해 CeO₂의 산소 결함 및 H₂O 활용 효과가 제한되는 조건에서 C₃H₈ 산화를 저하시키는 것으로 확인됐다. 이때, NO 환원 중에 생성될 수 있는 N₂O는 CeO₂ 함량이 낮을수록 높은 생성량을 보였으나, 이와 대조적으로 NH3는 CeO₂ 함량이 높을수록 높은 생성량을 보였다. 결과적으로 CeO2 함량은 실제 구동 조건에 포함되는 과농 및 희박 조건에서 C₃H₈ 산화 활성에 기여하며, N₂O와 NH₃의 생성량을 조절하는데 효과적으로 작용할 수 있다. 마지막으로 수열노화처리 이후 삼원촉매의 성능은 CeO₂ 함량이 높을수록 성능 저하가 다소 높게 나타났으며, CeO₂ 함량과는 관계없이 비슷한 성능으로 나타났다.

We investigated effects of the precious metal and CeO₂ loading on the performance of Pd-Rh-CeO₂ based monolithic three-way catalysts. To explore the impact of aging, hydrothermal aging was also conducted at 1050 °C for 30 h. Under stoichiometric condition (λ = 1.00), the performance with simulated automotive exhaust at 100–500 °C revealed that increase in CeO₂ loading enhanced the NO and C₃H₈ removal. In contrast, under rich and lean conditions (λ = 0.99 and 1.01, respectively), the overall performance was more strongly governed by precious metal loading than by CeO₂ loading. In particular, excessive CeO₂ loading tended to suppress C₃H₈ oxidation under conditions where NO₂ formation or steam reforming was not favored, although the effect depended on PGM loading and A/F ratio. Simultaneously, N₂O was more formed under NO reduction with lower CeO₂ loading, but NH3 was more formed at higher CeO₂ loading. Finally, after hydrothermal aging treatment, the deactivation of catalysts significantly occurred with increasing CeO₂ loading, and the aging performance appeared similar regardless of the CeO₂ content.

Three-way Catalyst PGM Loading CeO₂ Loading Hydrothermal Aging