나노기술 및 정책 정보

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도쿄공업대학(東京工業大學) 원소전략연구센터의 연구팀은 칼슘과 알루미늄 산화물 C12A7(12CaO·7Al2O3)이 서브 나노 크기의 케이지로 구성되어 있으면서, 가장 바깥쪽 표면에서는 케이지 구조가 무너져 있는 것에 주목. 그 부분에 백금 원자를 주입함으로써 안정적으로 고정된 단원자 촉매를 개발하는 데 성공함. 전이금속 단원자 촉매는 원자 주위의 결합이 불포화 결합이기 때문에 대량의 금속에 비해 압도적으로 촉매 활성이 높고, 금속 원자의 이용 효율이 매우 높기 때문에 연구가 활발히 이루어지고 있음. 그러나 고온 환경에서는 담지된 단원자 금속이 응집해버려, 활성이 저하되는 것이 문제였음. 연구진은 단원자가 들어갈 수 있는 크기의 작은 케이지에 목적으로 하는 금속의 단원자를 넣는 것을 목표로 했으며, 대상 금속은 가장 대표적인 귀금속 촉매 인 백금을 선택. 성능을 좌우하는 백금 담지 고체(담지체)는 12CaO·7Al2O3 선택함. 개발된 촉매는 담지체인 C12A7 석회와 알루미나만으로 구성되는 저렴한 물질이라는 점, 또한 고가의 촉매인 백금을 단일 원자로서 안정적으로 담지 할 수 있는 점 등, 흔한 원소의 활용과 희귀 금속 사용량 저감을 목표로 하는 ‘원소 전략’에 이바지할 것으로 기대됨. 본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ (Stable single platinum atoms trapped in sub-nanometer cavities in 12CaO･7Al2O3 for chemoselective hydrogenation of nitroarenes) 온라인 판에 게재됨.