나노기술 및 정책 정보

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숙명여자대학교 최경민 교수 연구팀이 새장(birdcage)처럼 케이지 형태로 촉매를 감싸 분자촉매의 효율을 떨어뜨리지 않으면서 안정성을 높일 수 있는 방안을 마련함.

높은 활성과 선택성을 보이지만 반응 중 불안정한 구조로 인해 안정성이 낮은 분자촉매는 다른 입자와 결합시켜 안정성을 높이는데, 이 경우 활성이 낮아지는 단점이 있었음. 이에 연구팀은 각 분자촉매를 속이 비어 있는 사면체 케이지 형태 입자에 넣는 방식으로 안정성과 활성을 갖는 분자촉매를 구현하는데 성공함. 각각의 케이지 형태의 입자는 약 1.5 나노미터(㎚) 크기인 금속유기-단위입자※로 된 케이지 안에 분자촉매를 하나씩 결합되어 있으며, 용액 중 분산되어 분자촉매 간의 반응을 방지하고 본래 활성과 안정성을 유지시킬 수 있음. 실험 결과, 24시간 동안 보호 케이지 안에 담긴 광촉매의 반응활성을 측정한 결과 반응성능이 42배 이상 증가했으며, 단위시간당 활성도 일정하게 유지됨.

해당 연구를 바탕으로 다양한 분자촉매를 담을 수 있는 플랫폼을 개발하고, 실제 촉매에 적용한 사례로 향후 오염물 분해반응, 유기합성, 전기화학 반응 등 다양한 반응에서 촉매의 활성과 안정성을 높일 수 있을 것으로 기대됨.

※ Energy & Environmental Science 게재

※ 과학기술정보통신부, 한국연구재단(중견연구자지원사업) 지원