바이오 합성 NiO 나노입자: AP 및 복합 고체추진제용 촉매

전문가 제언

○ Calotropis gigantea 나무 잎에서 추출한 물질을 이용하여 직경 20∼50 nm의 구형 NiO 나노입자를 환경 친화적으로 용이하게 합성하였다. 바이오 합성된 NiO 나노입자를 Ammonium perchlorate (NH4ClO4, AP)의 열분해를 위한 촉매효과와 합성된 NiO 나노입자(1 wt%)를 사용한 복합 추진제의 연소속도는 약 2배 증가하였다. 생합성된 NiO 나노입자는 화학적 방법으로 제조하고 있는 NiO 촉매의 대체 가능성이 있다.

 

○ 고체 복합추진제는 세 종류의 기본 성분과 첨가제로 구성된다. 즉, 추진제 연소의 산소 공급원인 AP 등의 산화제 (70～85%)와 추진제 연소시 높은 에너지를 방출시키는 Al 등의 금속연료 (0～20%)와 결합제 (10 ～15%)이다. 이 외에 연소속도 조절 촉매, 경화제 등의 기타 첨가제 (약 3%)도 사용된다.

 

○ 추진제의 주요 성분인 AP는 우주왕복선의 로켓 부스터를 포함하여 다연장로켓 추진제 및 pyrotechnics 등 대부분 우주 및 군용 로켓추진제에 다량 사용되며 AP의 열분해 특성은 추진제의 연소에 영향을 준다. 보통 AP를 기본으로 하는 복합 고체추진제는 더 빠른 연소속도를 달성하기 위해 연소 보조제가 필요하며 연소촉매는 AP-binder 조성에 영향을 미친다. 촉매로는 보통 전이금속 산화물이 사용되고 있다.

 

○ 대부분의 촉매공정에서 나노금속은 비표면적이 크고 활성이 크므로 금속 또는 금속 산화물 나노입자를 화학반응에 이용하려는 노력이 지속되고 있다. 나노크기의 금속 산화물 입자는 AP의 분해 또는 연소속도를 증가시키는데 유용하다고 입증되었으며, 최근에는 금속 산화물 나노입자보다 순수한 금속 나노입자가 산소와 더 민감하게 반응함에 따라 AP의 분해속도를 더 증가시킬 수 있어 많은 연구대상이 되고 있다.

 

○ 논문에서 제시된 바이오 NiO 나노입자를 친환경적으로 대량 생산하기 위하여 scale-up 공정개발과 로켓 추진기관에 촉매로 사용할 수 있도록 적용 시험을 통하여 화학촉매를 대체하려는 추가 노력이 필요하다.

저자

J.K. Sharma, Pratibha Srivastava, Gurdip Singh, M. Shaheer Akhtar, S. Ameen

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2015

권(호)

41()

잡지명

Ceramics International

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

1573~1578

분석자

이*철

분석물

• 바이오 합성 NiO 나노입자- AP 및 복합 고체추진제용 촉매.pdf [487,110 byte]

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