산소의 환원촉매인 구리착체

전문가 제언

○ 디옥시젠의 산소를 4전자 환원(ORR)하면 물이 얻어지는데 그 표준 환원전위는 1.23V이므로 디옥시젠은 매우 강력한 산화제이나 기저상태에서 3중항 상태로 존재하는 디옥시젠은 1중항 상태의 다른 물질과 반응하기 어렵다. 또 강력한 디옥시젠의 2중 결합력에 의해 나타나는 ORR 반응의 과전압 문제는 Pt와 같은 고가의 귀금속촉매를 사용하여 해결해왔으나 이를 저렴한 원가의 비금속촉매로 대체하기 위한 노력이 시도되어 왔다.

 

○ 본고에서는 ORR 촉매 중 가장 우수한 활성을 나타내는 구리중심을 가지는 laccase효소를 모방한 다양한 구리착체 촉매의 개발에 관련된 최근의 연구동향을 소개하고 있다.

 

○ 내용을 개관하면 단핵보다는 2핵 구리 중심을 가지는 착체의 활성이 높고, 대부분의 구리착체 촉매는 산소와 과산화수소의 환원에 활성을 나타내며, 구리착체 촉매의 활성은 pH에 큰 의존성을 가진다. 또 구리착체 촉매의 활성은 알킬배위자와 4면체 구조를 가지는 포르피린이나 프탈로시아닌과 같은 배위자는 우수한 촉매활성이 나타나지 않으며, 기저상태에서 산소와 배위결합을 형성할 수 있는 피리딘, 피롤, 이미다졸과 트리아졸에서 비교적 높은 촉매 활성이 나타나는 것으로 요약할 수 있다.

 

○ ORR은 연료전지, 공기 배터리에서 부식 문제에 이르는 다양한 화학반응에서 중요한 역할을 담당하는데, 100℃ 이하의 저온에서 수소를 연료로 사용하는 연료전지는 내연기관에서 적용되는 Carnot cycle과 같은 열역학에 의한 제한이 없이 높은 효율로 에너지를 얻을 수 있다는 점에서 주목의 대상이 되고 있다. 그러므로 구리착체 촉매를 사용하는 ORR 반응에서 산소와 구리착체의해 생성되는 중간체의 검토 등의 상세한 반응기구에 대한 이해의 심화가 인류가 현재 당면하고 있는 에너지와 환경문제 해결에 매우 중요한 의미를 가지고 있는 것으로 생각된다.

저자

M.A. Thorseth

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2013

권(호)

257(1)

잡지명

Coordination Chemistry Reviews

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

130~139

분석자

마*일

분석물

• 산소의 환원촉매인 구리 착체.pdf [324,302 byte]

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