나노기술 및 정책 정보

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● 울산과학기술원의 김건태 교수 연구팀이 이산화탄소(CO₂)와 메탄(CH₄)을 수소(H₂)나 일산화탄소(CO) 등의 유용한 합성가스로 전환하는 ‘더 좋은 촉매 기술’을 개발

● 기존에는 반응성을 유지하기 위해 메탄과 이산화탄소뿐 아니라 질소나 아르곤, 헬륨, 수증기 등의 희석가스를 함께 주입하였지만, 이런 공정을 추가하거나 추후 가스 분리에 들어가는 비용이 많아서 상업화 측면에서 손해가 컸던 상황

● 연구팀은 이런 걸림돌을 촉매 내부의 니켈 입자가 표면으로 스스로 솟아나오는 ‘스마트 자가재생(용출, exsolution)’ 기법으로 해결하였으며, 촉매 표면에 새로운 니켈 나노입자가 재생되면서 촉매 성능이 오래 유지되도록 진행

● 새로운 촉매는 철(Fe)과 니켈(Ni)을 바탕으로 한 전이금속이 주성분이며, 귀금속을 전혀 포함하지 않아 가격이 저렴

● 니켈 성분은 기존처럼 덩어리(bulk) 형태가 아니라 고밀도 나노입자로 페로브스카이트 지지체 표면에 올라오게 되며, 이 덕분에 촉매 표면에서 니켈 입자가 뭉치거나 움직이지 않아 반응성이 유지됨

● 해당 연구는 여러 조건을 동시에 만족하는 촉매 물질을 개발해 매탄 건식 개질 상용화에 크게 기여할 것으로 기대

※ Angewandte Chemie International Edition 게재(2022.05.30.), “Precise Modulation of Triple-Phase Boundaries towards Highly Functional Exsolved Catalyst for Dry Reforming of Methane under A Dilution-Free System”