나노기술 및 정책 정보

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● 중국 상하이사범대학교의 완잉 교수 연구팀과 상하이응용물리연구소의 왕젠창 박사 연구팀이 공동으로 흡착질 매개 열환원 방식으로 단분산 금·팔라듐(AuPd) 촉매를 제조

● AuPd 등을 비롯한 쌍금속 촉매는 H₂O₂ 합성 등에 널리 사용되고 있으며, 이들 촉매의 특성은 주로 전이금속 표면의 전자구조에 의해 결정

● 합금 구조가 결정되면 합금이 촉매 활성 및 선택성 향상에 미치는 영향을 쉽게 연구할 수 있지만, 항상 합금의 표면과 직접적인 연관이 있는 것은 아니기 때문에 표면 전자구조가 전이금속 나노합금 촉매의 활성에 미치는 영향을 정량화하여 촉매의 구조-활성 상관관계를 밝혀내는 것이 중요

● 팔라듐(Pd) 단원자와 이합체는 1차 무염기 산화(base-free oxidation)의 활성부위이며, Pd 촉매 표면의 궤도 전하를 흡착질로 삼아 촉매 성능을 보이는 것이 가능

● AuPd 합금을 이용한 실험결과에 의하면, Pd 합금의 농도 변화에 따라 Pd-Au의 배위수도 계속 변화하면서 메조다공성 탄소질 매트릭스에 삽입

● 연구팀은 싱크로트론 방사 설비를 이용하여 AuPd 합금의 미시적 구조와 전자의 일부 특성을 정확하게 밝혀냈으며, 합금 구조가 결정된 상황에서 Pd 촉매 표면의 전하를 활용하여 엔트로피 변화와 산화 활성을 예측할 수 있다는 것을 증명

※ Nature Communication 게재(2022.03.29.), “Optimising surface d charge of AuPd nanoalloy catalysts for enhanced catalytic activity”