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금 촉매의 출현과 응용

전문가 제언: ○ 촉매 분야는 화합반응의 꽃이다. 촉매가 없는 산업적 규모의 화학 프로세스는 상상하기 힘들다는 점에서 촉매의 중요성을 알 수 있다. 또한 20세기 말에 들어서면서 본격적으로 등장한 녹색화학은 연구실과 산업체 모두에서 진행되는 모든 화학 프로세스에 적용을 강력하게 권유하는 ‘녹색화학 12원칙’도 효과적인 촉매의 개발을 요구하고 있다.

○ 21세기는 나노기술이 제3의 기술혁명을 주도할 것이라는 전망 때문에 우리나라를 위시해서 전 세계 각국이 치열한 기술경쟁을 벌이고 있는 데, 나노기술의 기본은 100㎚ 이하의 크기의 나노물질이다. 나노물질을 촉매로 사용하면 반응 기질과의 접촉 면적이 벌크 촉매에 비하기 힘들 정도로 엄청나게 커서 촉매 효율도 그 만큼 증가시킬 수 있다.

○ 전통적으로 금은 불활성 원소로서 이를 촉매로 이용해 보려는 시도는 나노기술의 등장과 함께 시작되었다. 즉, 물질이 나노미터 수준으로 작아지면 양자구속효과에 의해서 벌크상태와는 다른 물리적 특성이 나타나는데, 그 대표적인 예가 표면 플라스몬 공명현상이다. 최근 금 나노입자의 이러한 특성을 바이오분야에 응용해 보려는 연구가 활발하게 진행되고 있지만, 여전히 금 자체를 촉매로 사용해 보려는 시도는 비교적 최근의 일이다.

○ 이 글은 Tokyo Metropolitan University의 Masatake Haruta 교수가 1980년대 중반 이후부터 평생을 바쳐 금 촉매 시스템에 관한 연구를 회고한 글을 필자가 요약하였다. 당시에는 금이 촉매로서의 가능성이 매우 희박하다는 것이 학계의 공통된 견해였는데, Haruta는 금 나노입자가 염기성 금속염과 혼합된 촉매 시스템을 개발해서 결국 일산화탄소의 산화반응의 우수한 촉매 시스템이라는 사실을 입증하였고, 이제는 Cardiff University의 Graham J. Hutchings 교수가 이 분야를 꽃피우고 있다. 이 글은 금 촉매의 응용 가치와 함께 연구자들이 본받을 만한 Haruta 교수의 연구태도를 엿볼 수 있다는 점에서 본문의 일독을 권유한다.

저자: Masatake Haruta
자료유형: 학술정보