일본 [일본/R&D] 저온에서 화학 반응이 빠르게 진행되는 것을 세계 최초로 발견
페이지 정보
- 발행기관
- 과학기술진흥기구(JST)
- 저자
- 종류
- 나노기술분류
- 발행일
- 2020-03-13
- 조회
- 2,800
- 출처 URL
본문
와세다대학(早稲田大學) 대학원 선진이공학연구과 등의 연구그룹이 외부로부터 고체 촉매에 전위를 부여함으로써 저온에서 화학 반응이 빨리 진행되는 방법을 세계 최초로 발견함. 화학 물질과 수소 운반체로서 기대되는 암모니아를 질소와 수소로 만드는 반응은 ‘하버 보슈 반응(Haber-Bosch process)’으로 알려져 있으며, 대규모·산업화되고 있으나, 400℃ 정도의 고온과 250기압 정도의 고압이 요구되었음. 연구진은 반도체성을 갖는 고체 촉매에 외부로부터 전위를 부여함으로써 이 반응이 200℃ 이하의 저온에서도 신속하게 진행되는 것을 발견함. 또한 200℃ 이하의 영역에서는 온도를 낮추는 편이 반응 속도가 빨라지는 현상을 발견했음. 일반적으로 저온에서 반응 속도가 우세한 것은 흡착 현상뿐이었으나, 반응 속도와 흡착의 상관관계를 검토한 결과, 촉매 표면에서 이온이 움직일 때 흡착이 많아져 저온에서 반응 속도가 빨라진다는 메커니즘이 규명됨. 이것은 화학 반응 속도가 아레니우스의 법칙(Arrhenius equation)에 따른다는 기존의 상식을 깨는 새로운 개념임. 향후 신재생 에너지를 활용하여 에너지와 물질을 만들어내는 다양한 반응을 저온에서 선택적으로 진행할 수 있을 것으로 기대됨. 본 연구 성과는 ‘Chemical Communications’ (Key factor for the anti-Arrhenius low-temperature heterogeneous catalysis induced by H + migration : H + coverage over support) 온라인 판에 공개됨.
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