나노기술 및 정책 정보

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● 일본 치바대학교의 하라 타카요시 교수 연구팀이 음이온 교환능을 갖는 층상 희토류 수산화물의 기능을 활용하여 수성 용매에서 고체 브뢴스테드 염기 촉매로서 응용하는 데 성공

● 희토류 원소를 함유하는 산화물 혹은 수산화물은 형광·인광 재료에 응용되며 MRI 조영제 및 약물 전달 시제로서의 응용도 검토되고 있는 고기능 재료

● 연구진은 희토류 원소로 분류되는 이트륨(yttrium)을 기본층 시트의 주성분으로 하는 ‘층상 이트륨 수산화물’에 주목

● ‘층상 이트륨 수산화물’의 층간 내 염화물 이온을 음이온 교환 반응을 통해 아세트산 이온으로 치환하였을 때 수성 용매에서 특이하게 층 간격이 확장되는 ‘리프트 업(확장) 현상’을 발견

● 촉매 주위에 다량으로 존재하는 물 분자가 층간 내 음이온과 복합체를 형성하여 나노 크기 반응 공간을 ‘리프트 업’하는 것을 세계 최초로 규명한 것으로, 방사광 X선을 이용하여 그 과정을 직접 관측하는 데 성공

● 본 연구는 반응 매질(용매)이 초래하는 구조 변화에 의해 촉매 성능을 향상시킬 수 있음을 시사하는 것으로, 향후 희토류 수산화물 특유의 기능을 조합한 새로운 촉매의 설계 지침 확립에 기여할 것으로 전망

※ Catalysis Science & Technology 게재(2022.04.04.), “Specific Lift-Up Behaviour of Acetate-Intercalated Layered Yttrium Hydroxide Interlayerin Water: Application for Heterogeneous Brønsted Base Catalysts toward Knoevenagel Reactions”