나노기술 및 정책 정보

• 목록

● 일본 오사카대학교 대학원 기초공학연구과의 타카토 미츠도메 교수 연구팀이 촉매 활성 저하를 발생시키는 황화합물에 대해 높은 내성을 갖는 새로운 합금 나노입자 촉매를 개발

● 연구진은 귀금속과 인을 합금화하면 황에 대한 귀금속의 내성이 현저히 향상되는 것을 발견하였고, 그 중에서도 루테늄과 인을 합금화한 지름 약 3nm(나노미터)의 나노입자 촉매‘Ru-P/SiO2’는 황산화물(sulfoxide)에서 황화물(sulfide)로의 탈탄소 반응에 있어, 인(P)이 첨가되지 않은 루테늄 나노입자에 비해 10배 높은 활성을 나타내었으며 촉매 회전수에 있어서는 세계 최고치(12,500)를 달성

● 황산화물의 탈산소 반응에 있어 유해 금속이나 할로겐화물이 탈산소제로서 이용되고 있는데, 본 촉매계는 수소를 사용하고 반응 후에는 물만을 부차적으로 생성하기 때문에 보다 친환경적인 반응계라 할 수 있음.

● 연구진은 인 첨가의 효과를 검토하기 위해, Ru-P/SiO2 촉매와 인이 첨가되지 않은 루테늄 나노입자(Ru/SiO2)를 사용하여 루테늄에 대해 화합물(sulfide)을 첨가한 조건에서 황산화물의 탈산소 반응을 실시한 결과, Ru/SiO2에서는 촉매 반응이 전혀 진행되지 않는 반면, Ru-P/SiO2에서는 고수율로 목적 생성물을 얻을 수 있음을 발견

● 이 결과로부터 Ru-P/SiO2에서는 황에 의한 촉매 활성 저하가 억제되어 높은 내구성이 발현됨을 확인

● 본 연구를 통해 귀금속과 인을 합금화할 경우 귀금속이 황화합물에 대해 높은 내성을 나타내는 것이 밝혀졌으며, 향후 촉매 활성 저하 영향을 억제한 고효율·장수명 차세대 촉매가 개발될 것으로 기대

※ JACS Au 게재(2022.01.11.), “Phosphorus-Alloying as a Powerful Method for Designing Highly Active and Durable Metal Nanoparticle Catalysts for the Deoxygenation of Sulfoxides: Ligand and Ens of Phosphorus”