나노기술 및 정책 정보

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● 중국과학원 왕샤오뚱, 톈밍 연구원 연구팀은 이중 활성 위치점을 설계함으로써 탈수소와 산화 과정을 고립시키고 목표 생성물인 에틸렌의 과도한 산화를 효과적으로 피할 수 있도록 함으로써 효율적인 선택성 산화 촉매제 개발을 위해 새로운 방향을 제시 

● 하지만 저탄소 올레핀(olefin)은 알케인(alkane)보다 더욱 높은 반응 활성을 보유하고 있어 연속적인 산화를 쉽게 발생시키며, 이런 상황은 반응 효율을 떨어뜨리기 때문에 공업 응용을 실현하기 어려운 상황

● 기존 연구는 주로 활성 물질의 화학 환경을 조절하고 관련 함유량을 낮추어 에틸렌(ethylene)의 재흡착 활성화 확률을 감소시키고 선택성을 향상시키는데 집중되어 있었지만, 단일 활성 위치점은 에탄의 활성화 및 탈수소와 선택성 산화를 동시에 수행하기 때문에 활성이 높은 에틸렌의 과도한 산화를 효과적으로 피하기 어려운 상황

● 연구팀은 산성 중심, 3차원 홀 구조와 케이지를 보유하고 있는 HY 분자체를 이용하여 프레임워크 리벳팅(riveting)이 정해진 Ni2+루이스산(Ni2+LAS)과 NiO 나노 클러스터 이중 활성 위치점 구축 전략을 제시

● 본 전략은 탈수소와 산화 과정을 고립시킬 수 있으며, 에탄은 Ni2+LAS 상에서 촉매 탈수소를 통해 에틸렌과 수소를 생성시키는 반면, NiO 나노 클러스터 결정격자 산소는 수소를 선택적으로 산화시키고 에틸렌을 산화시키지 않기 때문에 효율적으로 에탄의 선택성 산화 탈수소를 실현 

※ Nature Communications 게재(2021.09.14), “Near 100% Ethene Selectivity Achieved by Tailoring Dual Active Sites to Isolate Dehydrogenation and Oxidation”