나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 칭다오(靑島) 바이오 에너지 및 과정(過程) 연구소 양융(楊勇) 연구원이 주도하는 "저탄소 촉매 전환 연구팀"은 관련 연구를 통해 획득한 효율적이고 안정적인 철 베이스 나노 구조 촉매 연구개발 성과를 기반으로 하여 재생 가능한 바이오매스를 C와 N 소스 및 저가의 Fe(NO3)3, PPh3를 금속 전구체와 인(phosphorus) 소스로 사용하고 편리하고 효율적인 제조 공법을 통해 일종 산화성과 Lewis 산성 이중 기능을 보유하고 있는 철 베이스 나노 구조 촉매인 Fe@NPC-T(T는 단소 온도를 대표함)를 개발하는데 성공함.

산화성을 보유하고 있는 Fe-Nx와 Lewis 산성 FePO4 이중 활성 위치 점은 촉매 표면에 공동으로 존재하고 있기 때문에 올레핀(olefin)은 온화한 조건 하에서 숙정기 과산화수소(tertiary butyl hydrogen peroxide, TBHP)를 산화제로 사용하고 물을 용매로 사용하여 효율적인 산화 전환을 실현하게 됨.

연구팀은 이번 연구를 통해 올레핀(olefin)은 에폭시 화합물 중간(Epoxy intermediate)을 형성하고 반응 조건에 대한 조정 제어를 통해 반응 경로로 하여금 분자 내 Meinwald 재배열과 분자 간의 친핵(親核) 진공 간의 효과적인 전환을 실현할 수 있도록 하고, 올레핀에서 케톤(ketone)과 1, 2-커디온(Curdione) 등 중요한 합성 블록 분자(Block molecule)로의 효율적인 전환을 실현하게끔 한다는 점을 발견하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 비(非) 귀금속 나노 구조 촉매 연구를 단일 기능 연구에서 이중 기능 연구로 확장시켰으며, 촉매 디자인을 한층 더 다양화시켰으며, 올레핀(olefin) 산화 전환을 위해 환경 친화적인 효율적인 새로운 루트를 제공하였음.

최근 연구팀은 원가가 저렴하고 독성이 작고 저장량이 풍부한 비(非) 귀금속 니켈 염 및 바이오매스 죽순(biomass bamboo shoot)을 원자재로 사용하고 피트산(Phytic acid)을 인(phosphorus) 소스로 사용하고 인(phosphorus) 도핑 전략을 통해 초미세 고 분산 순수 패스 Ni2P 나노 구조 촉매를 개발한 동시에 질소 헤테로 고리(nitrogenous heterocyclic ring)와 아세틸렌 기 황 에테르 등 중요한 정밀 화학품에 대한 효율적이고 환경 친화적인 합성에 성공하였음.

본 연구 성과는 ‘ACS Catalysis’ ("A Bifunctional Iron Nanocomposite Catalyst for Efficient Oxidation of Alkenes to Ketones and 1,2-Diketones")지에 게재됨.