나노기술 및 정책 정보

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오사카(大阪)대학 대학원 기초공학연구과 연구그룹이 대기 중에서 안정적이면서 발화성이 없는 비귀금속 합금 나노입자 촉매를 개발하고, 그 촉매가 포도당으로부터 소르비톨로의 수소화 반응에 있어 기존 촉매의 활성을 능가하는 높은 촉매 성능을 갖는 것을 밝혀냄.

연구진은 니켈과 인이 합금된 직경 5nm의 나노입자‘nano-Ni2P’를 합성하고,‘nano-Ni2P’를 무기물인 하이드로탈사이트(HT: Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O)에 분산·담지한 촉매 ‘nano-Ni2P/HT’를 개발함. 이것을 이용하여 온화한 반응 조건 하에서 포도당을 환원, 지금까지 보고된 비귀금속 촉매 중 가장 높은 효율로 소르비톨로 전환시키는 것을 발견함.

‘nano-Ni2P/HT’는 세계 최초로 상온(25℃) 또는 항압 수소 하(1기압)에서 포도당의 수소화 반응을 촉진하고, 귀금속인 루테늄 촉매에 필적하는 촉매 성능을 갖는다는 것이 확인됨. 또한, 본 촉매는 실용적인 관점에서 중요한 고농도 포도당 용액(50wt%)에도 적용할 수 있음. 또한, 개발된 촉매는 반응 용액으로부터 쉽게 분리될 수 있어 회수된 촉매를 다시 포도당의 수소화 반응에 이용하여도 촉매의 활성 저하가 발견되지 않았음.

발화성이 활성이 낮은 기존의 촉매와는 달리, 본 촉매는 대기 중에서 안정적이고, 기존의 소르비톨 제조 방법에 사용되는 촉매에 비해 매우 높은 촉매 활성을 나타내며, 온화한 조건에서 반응을 촉진함. 또한, 고체 촉매이기 때문에 촉매의 회수 및 재사용이 용이함.

향후, 더 안전하고 에너지를 절약하면서 절감된 비용으로 소르비톨 생산을 가능하게 하는 환경 친화적 차세대 촉매 프로세스가 구축될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Green Chemistry(Air-stable and Reusable Nickel Phosphide Nanoparticle Catalyst for the Highly Selective Hydrogenation of D –Glucose to D-Sorbitol)에 공개됨.