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할라이드 클러스터를 촉매로 하는 반응

전문가 제언: ○ 할로겐을 배위자로 하는 금속클러스터 착체 즉 이들 클러스터 착체는 전연에는 존재하지 않는 합성품으로 그 역사가 매우 깊으나 발견 후 100여년 전후에 6량체 구조가 밝혀진 후 새로운 형의 산촉매로서의 활용이 기대되고 있다.

○ 할라이드 클러스터는 정8면체의 금속골격에 할로겐배위자가 클러스터 내에서 면배위, 능배위 또 말단배위한 분자성 클러스터와 클러스터 사이에 가교배위한 고체 클러스터가 있다. 중심금속종의 전자수나 할로겐배위자의 크기 또 합성시 금속과 할록겐의 상대량에 의해 굼속골격이 융합된 고체 클러스터를 포함해 다종다양한 구조가 알려져 있다.

○ 이러한 클러스터는 벌크금속과 동일한 부분구조를 가지며 다전자 중심계의 물질로서 현재 3족으로부터 7족에 이르는 18종의 금속과 4종의 할로겐의 조합으로 이루어지는 광범위한 일련의 물질이 합성되어 있음에도 불구하고 촉매로서 사용된 예가 매우 적다.

○ 반응 후 촉매분리가 번잡하고 용기를 부식하는 액체 산에 비해 고체산은 이들 문제를 회피할 수 있어 공업적으로 유리하다. 고체산으로서는 나피온-H, 제올라이트나 실리카 알루미나, 헤테로 폴리산이 있으나 이들은 값이 비싸고 산기와 염기가 존재하므로 부반응이 진행된다. 또 헤테로 폴리산은 표면전하밀도가 낮고 반대음이온을 가지고 있으며 사용온도도 낮다.

○ 그러나 650℃이상으로 가열하여 합성되는 클러스터는 열적 안정성이 크며 고융점이나 낮은 증기압을 가지고 있어 고온 반응에서 사용에 유리하며 클러스터 촉매로서 일산화탄소를 배위자로 하는 금속카르보닐 클러스터보다 클러스터 골격의 붕괴가 일어나지 않아 촉매 효율성이 높으며 클러스터는 백금에 유사한 촉매활성를 나타내며 할로겐산에 대해 매우 안정하여 포로톤 산성 촉매로 주목을 받고 있다. 본고에서는 5, 6족 금속의 할라이드 클러스터의 세로운 프로톤산로서의 촉매활성에 대해 소개하고 있는데 보든 화학공정의 새로운 고부가가치형의 산촉매의 개발을 위해 깊은 관심이 요청된다.

저자: Satoshi Kamiguchi, Teiji Chihara
자료유형: 학술정보