나노기술 및 정책 정보

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최근 중국 료우닝(遼寧)성 다리엔(大連)시에 위치하여 있는 ‘중국과학원’ 산하 ‘다리엔 화학 물리 연구소’의 뽀우신허(包信和) 연구원 연구팀은 ‘카본 나노 튜브(CNT)’가 촉매제에 대한 ‘속박(束縛) 효과’와 ‘촉매 반응 성능’에 대한 조정 변화 역할과 관련된 연구에서 중대한 성과를 달성하여 이슈가 되고 있다.

뽀우신허 연구원 연구팀은 ‘습(濕) 화학’ 방법으로 ‘금속 철(Fe) 입자(粒子)’를 ‘카본 나노 튜브’ 내에 조립시켜 ‘촉매 합성 기체’를 ‘액체 연료(燃料)(GTL) 반응’으로 전환시키는데 사용할 수 있게끔 하여 ‘촉매 활성’을 뚜렷이 향상시켰다고 한다. 동일한 반응 조건 하에서 ‘담체가 탄소 튜브 외벽(外壁)’의 ‘철 촉매제’와 비교해 보면, ‘튜브’ 내 촉매제의 촉매 반응은 ‘탄화 수소(hydrocarbon) 생성 비율’을 거의 배나 증가시켰다고 한다. 이번 과학 연구 성과는 ‘미국 화학 학회지’ 최신호(J. Am. Chem. Soc. 130(2008)9414)에 공식 발표되었다고 한다.

이번 과학 연구 성과는 ‘원 위치(原位)’의 ‘X-광선(rays) 회절(diffraction) 기술’을 통해 ‘진실한 촉매 반응 조건’ 하에서 ‘CNT 내에 조립된 촉매제의 구조에 대한 표면 특징(surface features) 분석’을 진행하였으며 ‘나노 튜브 외벽’의 ‘철 촉매제’와의 비교 분석을 진행하였다고 한다.

관련 비교 분석 결과, ‘튜브’ 내의 ‘철 촉매제’의 ‘환원(還原) 성능’이 뚜렷이 향상되었으며 반응 조건 하에서 더욱 쉽게 ‘촉매 반응 활성’이 성능이 좋은 ‘탄소화 철 물종(物種)’을 형성할 수 있어 ‘반응 성능의 향상’을 추진하였다고 한다. 이번 연구는 CNT와 ‘금속 나노 입자 체계’의 ‘협동 속박 효과’를 재차 실증하였을 뿐만 아니라 ‘촉매 반응 성능’에 대한 ‘조정 변화 역할’을 발휘할 수 있게끔 하였다.

미국 ‘화학과 공정 뉴스’는 이번 뽀우신허 연구원 연구팀이 달성한 과학 연구 성과에 대해 높은 관심을 표하였으며, ‘화학과 공정 뉴스’ 최신호의 ‘최신 뉴스 코너’에 ‘Catalyst In A Bottle Works Better(http://pubs.acs.org/cen/news/86/i28/8628notw8.html)’라는 테마로 관련 연구 성과를 정리한 논문을 게재하고 연구 내용에 대해 소개하였으며 뽀우신허 연구원 연구팀이 달성한 이번 과학 연구 성과에 대해 높은 평가를 하였다고 한다.

CNT는 ‘석묵(石墨, graphite) 알켄(alkene) 편(片)’이 일정한 ‘굴곡 비율’로 휜 후, ‘균일한 나노 급의 튜브 구조의 카본 재료’를 형성한 것이라고 한다. ‘석묵 알켄 편’이 평면과 이탈하게 되기 때문에 ‘Pi bond’는 ‘굴곡 변화’가 발생하여 ‘전자 밀도’는 ‘튜브’ 내에서 ‘튜브’ 외부로 ‘편이(偏移)’하게 되어 ‘튜브’ 내부와 외부로 차이를 발생시키게 된다고 한다. 이런 현상은 CNT로 하여금 전통적인 ‘카본 재료’와는 달리 독특한 물리 및 화학 특성을 소유할 수 있게끔 하였다고 한다.

* 글로벌동향브리핑(GTB) 참조