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MCM-41 나노세공에 존재하는 분자의 동역학, 유동운동 및 나노세공 영향

전문가 제언: ○ MCM-41은 중간 세공물질로서 1992년 Mobil사 연구원들이 처음으로 소개하였다. MCM-41은 세공크기가 20~100Å 정도로서 좁은 세공크기 분포를 가진 육각형이 일 방향으로 길게 배열되어 있어 세공 간에는 직접 연결이 되어 있지 않다. 이런 특이성 때문에 기본적 흡착연구에서 이상적인 모델 화합물로 고려하고 있다.

○ MCM-41 세공반경은 큰 분자 또는 클러스터로 처리하여 맞춤식으로 조절할 수 있고, 표면의 친수성/소수성 특성은 반응물과 촉매상호반응을 합성 후 공정에서 최적화함으로서 개질할 수 있다. n-헥산은 제올라이트 물질을 사용하여 탄화수소를 촉매 분해할 때 탐침자로서 적합한 분자이다. MCM-41의 세공크기 및 표면성질(표면개질용 Silanol 그룹의 농도)의 함수로서 n-헥산의 확산도를 PFG(Pulse Field Gradi -ant) NMR로 측정한다. 다공성 매질의 확산을 측정할 때 사용하는 반향감쇠분석의 해석은 사용하는 가정들이 타당한지 신중하게 고려해야 한다.

○ MCM-41을 촉매로 사용할 때 관건은 이 물질의 열 및 수열 안정성이다. 수열 안정성은 소수성을 증가함으로서 개선할 수 있고, 열 안정성은 벽 두께를 증가시켜 개선한다. MCM-41을 합성할 때 gel의 pH 조절과 알칼리도를 제어함으로서 벽의 두께를 증가시킬 수 있다. 합성 후의 재결정화도 안정성을 증진한다. 또한 MCM-41 골격에 Ti을 치환하거나 또는 세공 내부에 ZrO2와 같은 금속산화물을 분산시키면 열 안정성이 크게 증가한다. 그러나 Si-MCM-41과 같은 물질의 안정성은 처리하는 온도 및 가스분위기에 따라 영향을 받는다는 연구결과가 있어 이 분야에 심도 있는 추가연구가 필요하다.

○ 중간세공 titanosilicate의 산화반응에서의 촉매활성은 낮아서 이의 응용이 제한적이다. Ti-MCM-41을 silylation하면 산화반응에서 촉매활성과 선택성이 효과적으로 증가되는 것을 알았다. 증기 상 silylation이 액상과정보다 비용효율이 높고, 어느 방법이던 본질은 표면에(CH3)3SiO Ti(OSi)3종을 형성하여 소수성을 높인 것이다. 그러나 표면의 넓은 범위에 걸쳐 작용기를 분포시키는 정밀제어는 쉽지 않을 것으로 믿어진다.

저자: Sambandam Anandan , Masaharu Okazaki
자료유형: 학술정보