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미세에멀전으로부터의 촉매 제조와 불균일 촉매 반응에서의 응용(Preparation of catalysts from microemulsions and their applications in heterogeneous catalysis)

전문가 제언: □ 금속나노입자는 단순히 물리적 크기를 줄여나가는 차원이 아니라 벌크 상태에서는 나타나지 않았으나 나노크기 수준에서 나타나는 새로운 전자기적 · 광학적 · 촉매적 · 생리적 활성을 나타난다. 이는 이들 물질의 특유한 크기와 표면적에 기인한다. 따라서 물리적 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 변수로서 나노입자 크기를 정밀하게 조절하는 것이 핵심기술이다. 또한 입자의 단분산성 및 콜로이드 안정성은 금속미립자를 다른 기술 분야에 응용하기 위하여 확보되어야 할 물성이다.

□ W/o의 미세에멀전은 등방성이고 열역학적으로 안정한 혼합물로서 나노크기 수 액적을 계면활성제의 단분자층이 둘러싸고 있다. 이온성 계면활성제에 기초하고 있는 미세에멀전의 액적에는 비슷한 전하가 존재하기 때문에 이들 내부에서 형성되는 나노입자는 쉽게 응집되지 않는다. 그러므로 이러한 액적 내에서 일어나는 화학반응은 단분산 나노입자를 형성할 수 있다. 또한 기름 중의 물의 미세에멀전에서의 액적의 크기는 계면활성제에 대한 물의 비율을 적절히 선택함으로서 제어가 가능하다.

□ 역상 미세에멀전은 계면활성제/물/기름의 3성분계가 형성하는 반응계로서, 미세에멀전 내에 존재하는 미세 액적인 나노반응기를 이용하여 금속나노미립자를 합성하는 방법이다. 합성되는 나노미립자의 특성과 역상 미세에멀전의 특성은 서로 밀접한 상관관계가 있으므로, 금속 나노미립자를 합성하기 위해서는 먼저 역상 미세에멀전의 기본적 특성 및 미세에멀전의 다양한 실험변수가 나노미립자의 특성에 어떠한 영향을 미치는 지에 대하여 심도 있는 고찰이 선행되어야 한다.

□ 이 기술은 입자크기에 의존하는 촉매반응의 본질적인 특성 상, 좁은 입자크기 분포를 가진 나노입자의 제조에 적합하다. 예로서 백금의 나노입자를 합성하기 위해서는 백금염을 히드라진과 같은 환원제와 반응시켜 백금금속입자를 얻는다. 미세에멀전방법으로 미세 수 액적 속에 백금 및 팔라듐 전구체가 용해되어 복금속합금 입자를 얻을 수 있으나, 이제까지 이에 대한 연구실적은 많지 않고 향후 활발한 연구 활동이 기대되고 있는 분야이다.

저자: Sara Eriksson, Ulf Nylen, Sergio Rojas1, Magali Boutonnet
자료유형: 학술정보