구조 동요에 의한 표면 반응 사이트의 구성(Dynamic Formation of Surface Reaction Sites by Structural Fluctuations)

전문가 제언

□ 촉매 반응 등의 불균일 반응(heterogeneous reaction)에서 반응 구조를 이해하기 위해서는 고체 표면에서 반응에 참여하는 사이트를 밝히는 것이 중요하다. 표면 결함 사이트 등 구성 원자의 배위수가 고체 내부결정보다 적기 때문에 흡착 분자가 이러한 사이트에서 상호작용을 일으켜 활성화된다. 일반적으로 촉매는 고온고압에서 사용되기 때문에 반응 중에 표면 구조가 열에 의해 동요하고 표면 구조의 동적 변화에 의해 반응 사이트가 나타난다.

□ 흡착이란 기체나 액체 상태의 물질이 물리적 힘이나 화학적 힘에 의해 다른 물질의 표면에 달라붙는 현상이다. 흡착이 일어나면 계의 자유 에너지가 감소되어야 한다. 기체 상태와 흡착 상태 사이의 자유 에너지 ΔG=ΔH-TΔS에서 자유에너지 변화량이 음의 값을 가지려면 엔트로피 변화량 ΔS가 음이므로 흡착 엔탈피 변화량 ΔH는 음이 되어야 한다. 따라서 분자가 나누어지지 않고 흡착되려면 열이 발생한다. 즉 기체 분자가 분리되지 않는 모든 경우에는 발열 흡착이 일어난다.

□ 나노 물질은 구성 원자 수는 제한되고, 그 숫자는 많기 때문에 열에 의한 구조 동요가 벌크 고체에 비해 훨씬 활발하다. 즉 나노 클러스터(nano cluster)는 동일한 사이트에서도 많은 기하학적 이성체를 가지고 있으며, 어떤 제한된 온도에서 기하 이상체 사이에 변환이 일어난다. 이러한 열에 의한 구조의 동요가 반응에 미치는 영향을 조사하는 것이 중요하지만 반응에 대한 관계를 밝힌 연구는 거의 전무한 상태이다.

□ 이 글에서는 은 산화물 AgO의 1차원 고리 환원 반응에 대하여 설명하였다. AgO의 환원 반응은 자외선 유도에 의한 비열 반응과 CO에 의한 열 반응이 있다. 특히 CO에 의한 열 반응은 반응 사이트가 AgO 고리 구조의 동요에 의해서 구성될 수 있다. AgO 고리의 환원 반응은 광반응과 열반응의 반응 사이트가 전혀 다르고, AgO 고리의 구조 변화는 표면에 존재하는 탄소에 크게 영향을 받는다. CO 환원 반응에서 AgO 고리의 구조 동요가 반응 사이트를 동적으로 만드는 데 중요한 역할을 한다. 향후에도 이 반응에 대해 다양한 계통으로 연구하여 구조 동요와 반응성의 관계가 더욱 확실하게 밝혀지기를 기대하는 바이다.

저자

YOSHIYASU matsumoto

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

46(7)

잡지명

촉매(L181)

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

558~563

분석자

오*섭

분석물

• 구조 동요에 의한 표면 반응 사이트의 구성.pdf [176,421 byte]

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