촉매로서 제올라이트: 장래의 도전(State of the art and future challenges of zeolites as catalysts)

전문가 제언

□ 천연산 제올라이트는 본래 규산 알루미나의 나트륨 염으로 소다 비석(沸石)을 뜻한다. 그 화학식은 Na2O(AlFe)2O3nSiO2xH2O로서 간단하게 Na2Ze로 표기된다. 이 천연 제올라이트는 물의 이온 교환으로 경수를 연수로 만드는데 처음으로 사용되었다. 경수 중에 녹아 있는 Ca나 Mg 같은 금속이 제올라이트의 Na와 대치되어 제거되면 연수화 한다. 이렇게 사용된 폐 제올라이트는 소금물로 그 중의 금속을 다시 Na과 대치하여 재생할 수 있다.

○ 그러나 이 천연 제올라이트는 산출량이 적어 인공 제올라이트가 나왔는데 이것은 Permutite를 원료로 가공한 것이다. 거기에 제올라이트의 실리카의 일부를 다른 금속으로 대치하면 각각 독특한 성능을 가진 제올라이트를 얻을 수 있다.

□ 본문에서 말하는 제올라이트는 산성이나 염기성 촉매가 모두 가능하고 그 친수성이나 소수성을 조정하여 흡착 능력도 원하는 대로 조정할 수 있다고 한다. 또 고도의 소수성 베타 제올라이트는 높은 Si/Al 비의 샘플을 불소 매질에서 합성하여 얻는다.

○ 제올라이트의 기공 안에서 반응이 일어날 때 소위 “전이 상태의 형상 선택성”을 만들어 채널의 크기와 형상을 이용함으로서 원하는 반응 경로를 결정할 수 있다. 이것은 결정 부피 내의 전이 상태에서 어떤 형상만 가능하게 하면 된다.

□ 산화/환원 반응의 촉매로서 반응물질을 과산화수소로 산화 시킬 때도 액체인 산화제를 제올라이트 촉매가 취급할 수 있다. 그 밖에도 다른 산화제(본문에서는 N2O와 산소)에 의한 산화 반응에서 제올라이트를 촉매로 사용하는 예를 보여 주었다. 더구나 산소를 산화제로 하여 제올라이트 촉매 상에서 프로필렌을 에폭시화 하는데 성공했다고 한다.

□ 본문에서 결론으로 제올라이트의 촉매 또는 흡착제로서의 제약을 들고 있다. 그것은 기공의 크기가 너무 작아 거대 분자의 반응에는 촉매 역할을 할 수 없다는 것이다. 따라서 기공의 크기를 원하는 대로 선택할 수 있는 광범위한 기공을 가진 제올라이트를 개발해야 할 것이다.

저자

Corma, Avelino

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2003

권(호)

216(1-2)

잡지명

Journal of Catalysis

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

298~312

분석자

김*설

분석물

• 촉매로서 제올라이트-장래의 도전.pdf [180,623 byte]

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