초록 ▼

본 연구는 대표적 층상구조의 무기화합물인 금속 이중수산화물(LDH)의 박리된(exfoliated) 형태인 LDH nanosheet을 기반으로 하여 금, 백금, 팔라듐 등의 금속 나노입자를 자기조립하거나 직접성장한 하이브리드 나노촉매 개발에 대한 것이다. 금속 나노 입자는 나노 크기 효과 때문에 촉매 활성에 매우 큰 장점을 가지고 있지만, 매우 불안정한 표면 원소들로 인하여 나노 입자의 뭉침 현상이 발생하고, 결국 그들의 촉매 성질이나 선택성이 현저히 가소하게 된다. 따라서 금속 나노입자의 안정성 및 촉매지속성을 위하여 금속 나노입자

본 연구는 대표적 층상구조의 무기화합물인 금속 이중수산화물(LDH)의 박리된(exfoliated) 형태인 LDH nanosheet을 기반으로 하여 금, 백금, 팔라듐 등의 금속 나노입자를 자기조립하거나 직접성장한 하이브리드 나노촉매 개발에 대한 것이다. 금속 나노 입자는 나노 크기 효과 때문에 촉매 활성에 매우 큰 장점을 가지고 있지만, 매우 불안정한 표면 원소들로 인하여 나노 입자의 뭉침 현상이 발생하고, 결국 그들의 촉매 성질이나 선택성이 현저히 가소하게 된다. 따라서 금속 나노입자의 안정성 및 촉매지속성을 위하여 금속 나노입자를 고체 또는 고분자 지지체에 고정화 하는 기술이 크게 관심을 받고 있다. 산화 티타늄, 실리카, 고분자, 메조 동공 실리카 등이 나노촉매 지지체로 연구되고 있다. 하지만, 기존 지지체에 형성된 금속 나노입자는 입자 크기의 불균일성과 낮은 용액 분산도로 인하여 촉매 활성과 재사용에 제한을 받고 있다. 본 연구에서는 나노촉매의 선택성과 지속성을 위하여 금속 나노입자의 표면 안정화 기술과 LDH 지지체에 고정화하는 기술을 기반으로 연구하였다. 이를 위하여 기 합성된 균일한 금속나노입자와 LDH 재료와 정전기적 자기조립 방식과 금속 전구체의 LDH nanosheet 표면 흡착을 이용한 나노입자 직접 성장법 등을 개발하였으며, 합성된 하이브리드 나노촉매는 뛰어난 촉매활성 뿐 아니라 지속가능한 촉매 재현성을 보여주었다. 특히, 여러 번 재사용된 하아브리드 촉매의 금속 나노입자는 합성 초기의 크기와 모양을 그대로 유지하는 뛰어난 안정성을 보여주었으며, LDH 재료의 수용액 내 분산성 및 반응물 흡착성 등의 LDH 재료의 고유한 특성이 촉매 반응 이후에도 일정하게 유지된다는 뛰어난 결과를 도출 하였다.
본 연구를 통하여 도출된 결과는 ChemCatChem (2014, IF5.18, 1저자)와 Bulletin of the Korean Chemical Society (2013, IF0.91, 교신저자)에 발표되었으며, 금과 팔라듐 나노입자의 직접성장법에 의한 하이브리드 촉매 합성과 코발트 기반의 LDH nanosheet을 이용한 금속산화물 나노입자 합성에 대한 연구결과물은 논문 투고 준비 중이다.