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형상 제어된 백금 나노결정: 촉매로의 활용

전문가 제언: ○ 백금은 석유의 정제과정에서 촉매로 사용되어 CO/NOx로부터 질산을 생성시키며 대부분 유기화합물의 수소화 반응에 촉매로 사용된다. 또 백금은 연료전지의 촉매로 수소나 메탄올, 에탄올과 개미산 산화반응의 촉매로 사용된다.

○ 백금은 매우 고가의 금속이며 사용량 증가에 따라 백금 값은 앞으로 계속 상승될 것으로 예측된다. 그러므로 백금촉매의 활성을 향상시켜 백금사용량을 줄여나가기 위한 대책이 필요한 시점이 되었다.

○ 백금의 공업적 용도는 촉매이며 미세한 분말상태로 사용하는데 체적에 대한 표면적의 비가 증가할수록 백금촉매의 활성이 증가된다. 그러므로 촉매로 백금 나노결정을 사용하는 것이 백금촉매의 기능을 최대로 높이는 길이 된다.

○ 백금입자의 나노화와 함께 백금원자의 활성을 높이는 다른 방법은 백금 나노결정의 높은 활성을 가진 표면원자를 활용하는 것으로 백금촉매의 효율을 상승시키는데 이용될 수 있다. 백금 단결정의 6면체 {111} 표면에 있는 백금원자는 4면체 결정의 {100}면에 있는 백금원자에 비해 n-헵탄의 탈수소고리화 반응에서 5배의 활성을 가지고 있다는 사실이 보고되어 있다.

○ 한편 이소부텐의 이성화반응에서는 {100}의 백금원자가 {111}의 백금원자에 비해 더 활성이 크다. 이러한 사실들은 단결정에 테라스가 있거나 계단구조가 있거나 구부러진 구조가 있을 때 명면지수가 높은 평면에 있는 백금원자의 활성이 면지수가 낮은 단순한 평면에 있는 백금원자보다 활성이 더 크다는 사실로 알 수 있다.

○ 본고에서는 형상이 제어된 백금 나노결정의 합성, 나노결정의 표면구조의 제어와 촉매로서 백금 나노입자의 활용에 관련된 최근의 연구결과를 소개하고 있는데 촉매나 나노과학 연구자에게 매우 의미 있는 자료를 제공하고 있는 것으로 사료된다.

저자: Jingyi Chen
자료유형: 학술정보