나노기술 및 정책 정보

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홋카이도대학(北海道大學) 대학원 종합화학기술원, 동대학 촉매과학연구소 등의 공동 연구그룹이 프로판 탈수소에 의한 프로필렌 생산에 있어 고온 조건 하에서 세계 최고 수준의 내구성·선택성을 갖는 새로운 합금 촉매를 개발하는 데 성공함. 연구진은 독특한 성질과 구조를 갖는 백금(Pt)과 갈륨(Ga)의 합금(PtGa 금속 간 화합물)에 주목함. PtGa는 열 안정성이 높고, 고온에서도 구조가 변화하지 않으며, 3개의 Pt 원자로 이루어진‘Pt3 사이트’와 하나의 Pt 원자가 복수의 Ga 원자에 둘러싸인‘Pt1 사이트’의 촉매 활성점이 표면에 존재한다는 특징이 있음. 연구진은 PtGa 합금 나노 입자 표면에 납을 첨가한 촉매가 본 반응에서 높은 촉매 성능(프로판 전환율 30%, 프로필렌 선택성 99.6%)을 고온(600℃)에서 장시간 유지할 수 있음(96시간 이상)을 발견함. 프로판 탈수소에 있어서는 일반적으로 고온으로 인한 촉매 열화 때문에 촉매를 연속적으로 재생 처리하는 과정이 필요했으나, 본 연구 결과를 응용함으로써 촉매의 재생 처리 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ (Single-atom platinum in intermetallics as an ultrastable and selective catalyst for propane dehydrogenation)에 게재됨.