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분광분석에 의한 촉매 입자의 시-공간 불균질성 관찰

전문가 제언: ○ 최근 촉매의 특성분석에 지금까지 얻을 수 없었던 분해능과 감도를 가진 다양한 시공간 분광분석 기술을 도입함으로서 활성 부위의 분포와 접근 가능성 같은 특성의 동역학적 변화가 입자 사이와 내부에서 일어나는 현상을 포함하여 불균질 촉매가 알고 있던 것 보다 더 불균질 하다는 사실이 밝혀지고 있다.

○ 공간과 시간 분해능, 개선된 감도 및 화학적 정보 내용을 가진 새로운 분석 기술들이 촉매 입자의 화학적 영상을 얻는데 활용되면서 마이크로-/나노-크기 촉매 고체의 새로운 특성을 단일-입자 수준에서 조사가 가능하게 되었다. 연구 대상 촉매 입자의 복잡성과 크기에 따라 공간 분해능과 화학적 정보 내용이 다른 방법이 선택되어 목적하는 물리화학적 정보를 얻는 것이 가능하게 되었다.

○ 새로운 방법을 활용하면 촉매반응 연구에서 얻을 수 있는 화학적 정보, 즉 조성과 매트릭스 내 분포와 위치를 포함한 활성 부위의 성격을 알 수 있다. 이것을 활용하여 보다 우수한 촉매를 얻기 위하여 물질 내에서 원하는 성능을 가진 활성 부위의 위치를 3D로 배치하는 것이 가능하다. 관찰된 불균질 특성을 활용한 모델링과 공학 연구는 보다 완전하고 합리적으로 디자인된 촉매 물질과 반응기 건조로 이어질 것이다.

○ 우리나라에서 이 분야의 연구로 서강대학교 화학과의 윤 경병 교수 연구팀이 마이크로다공질 titanosilicate ETS-10을 합성하고 이 물질의 활성 부위인 TiO32-나노선의 길이 분포 패턴, 길이 동일성, 밀도 분포를 laser-scanning confocal polarized micro-Raman spectroscopy로 관찰하였다. 또 건국대학교 공과대학 재료 화학 공학과 김 화정 연구팀은 Al2O3/ TiO2 비가 다른 나노크기 ETS-10을 합성하여 이들의 중금속 제거 효율에 대한 연구를 수행한 바 있다.

저자: Inge L. C. Buurmans and Bert M. Weckhuysen
자료유형: 학술정보