보고서 정보
주관연구기관 |
전북대학교 Chonbuk National University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-05 |
과제시작연도 |
2013 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201500002963 |
과제고유번호 |
1711008169 |
사업명 |
일반연구자지원(미래부) |
DB 구축일자 |
2015-05-16
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500002963 |
초록
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본 연구에서는 기존 나노 촉매의 단점 (sintering, encapsulation, 낮은 열안정성, 등)을 극복하고 촉매의 활성 효율 증대를 위해, 2차원 탄소 구조체이면서 높은 열 안정성과 넓은 표면적을 소유한 그래핀을 차세대 나노 촉매 개발을 위한 다기능성 platform으로 활용하였다. 구체적으로, 흑연을 이용하여 그래핀을 제작하고, 그래핀을 금속 및 산화물 나노 입자를 분산시키는 2차원 지지체로 이용하여, 촉매 반응에서의 열안정성, 다기능성, 고효율 및 소결 억제 능력을 소유한 차세대 그래핀-무기 하이브리드 소자를 개발하였
본 연구에서는 기존 나노 촉매의 단점 (sintering, encapsulation, 낮은 열안정성, 등)을 극복하고 촉매의 활성 효율 증대를 위해, 2차원 탄소 구조체이면서 높은 열 안정성과 넓은 표면적을 소유한 그래핀을 차세대 나노 촉매 개발을 위한 다기능성 platform으로 활용하였다. 구체적으로, 흑연을 이용하여 그래핀을 제작하고, 그래핀을 금속 및 산화물 나노 입자를 분산시키는 2차원 지지체로 이용하여, 촉매 반응에서의 열안정성, 다기능성, 고효율 및 소결 억제 능력을 소유한 차세대 그래핀-무기 하이브리드 소자를 개발하였다. 그리고 합성된 하이브리드 소자들을 다양한 유기 합성 반응(Suzuki & Sonogashira 반응, 아마이드 합성 반응, 선택적 산화반응, 탈취 반응)에서 촉매로서 활용하였다. 동시에 반응 전후 하이브리드 소자의 구조 및 특성을 방사광 X-선을 포함한 다양한 표면 분석 기술 (STM, AFM, XPS, FT-IR, UPS, XRD, TEM, SEM)로 연구함으로써 활성과 구조에 따른 연계성을 파악하여 하이브리드 소자의 성능을 최적화 할 수 있었다.
1. 그래핀-무기 하이브리드 소자 개발 및 구조 분석
● 그래핀의 개질 연구 및 금속/산화물 나노 입자와의 반응성 연구
● ①팔라듐-그래핀 하이브리드 소자 (Pd/G)의 합성, ②특정 산화수의 산화구리-그래핀 (Cu/G, Cu2O/G, CuO/G)의 선택적 합성, ③특정 산화수의 망간산화물-그래핀 (MnO/G, Mn3O4/G, Mn2O3/G, MnO2/G)의 선택적 합성, ④이원 산화물-그래핀 복합체(Cu2O/MnO2/G, CuO/MnO2/G)의 제조
● 금속/산화물-그래핀 복합체의 구조 및 특성 분석: 나노 입자의 morphology, dispersion, 열 안정성, 결정 구조, 산화 상태의 연구 (STM, AFM, XPS, FT-IR, UPS, XRD, TEM, SEM etc)
2. 그래핀-무기 하이브리드 소자의 촉매 응용 연구
● 팔라듐-그래핀 하이브리드 소자 (Pd/G)의 유기 반응성 연구 (마이크로웨이브 반응기를 이용한 탄소-탄소 커플링 반응 연구): Suzuki & Sonogashira 반응 → 활성 및 소자 구조와의 연계성 분석을 통한 효율 증대
● 산화구리-그래핀(Cu/G, Cu2O/G, CuO/G)의 아마이드 합성 메커니즘 연구 및 구조에 따른 효율 연구
● 망간산화물-그래핀 (MnO/G, Mn3O4/G, Mn2O3/G, MnO2/G)의 선택적 산화 반응 및 재현성 연구
● 가스 반응성 연구 (가스 흐름 반응기를 이용한 CuOx/G, MnOx/G, CuOx/MnO2/G의 가스 반응 연구) : 탈취 반응, 아민제거반응, 탈황반응의 연구 및 온도/ 압력/ 조성 변화에 따른 활성 및 안정성 증대
3. 그래핀-무기 하이브리드 소자의 특성 규명 및 성능 최적화
● 방사광 X-선을 이용한 하이브리드 소자의 특성 규명 (포항가속기, 10C 및 8C) : XAFS법을 이용한 하이브리드 소자의 나노 스케일 물성 연구
● 활성 및 구조 상호 연계성 분석을 통한 성능 최적화
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