환원 조건에서 균질 및 불균질 촉매의 구별

전문가 제언

□ 본문은 반응 용액에서 환원반응의 촉매로 쓰이는 전이금속 화합물이 그 촉매적 역할에서 볼 때 균질 촉매인가 또는 불균질 촉매인가를 판별하는 이론을 검토한 것이다. 물론 이 판별에는 실험적 방법도 반드시 포함된다.

□ 일반적으로 반응에 참가하는 전이금속 착물은 처음부터 촉매의 역할을 하는 것은 아니고 여기서부터 진정한 촉매가 형성되어 비로소 반응이 시작된다고 주장하고 있다. 따라서 본문은 이 초기에 투입된 전이금속 화합물을 전-촉매로 규정한다.

○ 이 전-촉매에서 형성되는 금속 나노-클러스터나 침전되는 대량의 금속 분말이 진정한 촉매라는 주장이다.

□ 여기서 균질 촉매와 불균질 촉매는 활성화된 자리(Activated Site) 형태의 가지 수로 분별하는 Schwartz의 정의를 따랐다. 용해성을 기준으로 균질 촉매와 불균질 촉매를 나누는 관습적인 이론과는 다르다.

○ 여러 형태의 활성화된 자리를 가지고 있으면 불균질 촉매이며 단 한 가지 형태의 활성화된 자리만 가지고 있으면 균질 촉매로 본다.

□ 본문에서는 환원조건에서 탄화수소의 수소화 반응의 촉매를 다룬다. 그러나 균질과 불균질 촉매의 구별은 이 반응 외에도 여러 반응에서 문제가 된다. 불균질 촉매 여부는 수소화규소 첨가 반응, 폴리머의 환-열기 반응, 알칸의 활성화와 C-C 커플링 반응에서도 문제로 지목된다.

□ 균질 촉매와 불균질 촉매를 구별하는 실험 방법은 여러 가지이다. 전자 현미경 검사나 광의 산란을 이용하는 광학적 방법, 불균질 촉매를 피독하는 수은이나 CS2를 이용하는 피독 검사, 반대로 균질 촉매의 피독성을 이용한 Crabtree의 방법, 용액과 금속 분말을 물리적으로 분리하는 여과와 원심분리 등이 있다. 그러나 모두 결정적인 결과를 얻을 수 있는 것은 아니므로 여러 실험 후 그 결과를 종합 검토해야 한다.

□ 위의 실험 결과와 함께 불균질 촉매반응의 특징인 (i) 전-촉매에서 진정한 촉매가 형성될 때까지 반응이 시작되지 않는 도입 기간이 있는지 (ii) 그 뒤 반응이 빨라지고 종식되는 S자 형 반응 속도의 변화가 있는지 (iii) 반응 도중 금속이 침전되거나 나노-클러스터의 형성으로 인한 반응용액의 검은 색으로 전환 되는지 살펴야 한다. 그러나 이 방법도 실험 방법과 같이 완전한 결과를 주는 것은 아니다.

저자

Widegren, Jason A.; Finke, Richard G.

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2003

권(호)

198(1-2)

잡지명

Journal of Molecular Catalysis A: Chemical

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

317~341

분석자

김*설

분석물

• 환원 조건에서 균질 및 불균질 촉매의 구별.pdf [220,063 byte]

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