초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 기존 촉매 시스템을 개선하고 최적화하는 수준에 머무르지 않고 보다 원천적인 ‘High-risk, HIgh-return’ 성격의 촉매 합성 기술을 개발하고 실제 촉매 산업에 사용되고 있는 상용공정에의 적용가능성을 함께 고려하여 원천성, 경제성, 산업성을 고루 갖춘 촉매 전반적인 공정을 개발하는 것이 최종적인 목표이다. 보다 구체적으로는 석유 및 바이오매스로부터 고부가가치 물질을 생산하는 데 있어 보다 선택적이고 안정적인 촉매를 설계하여 에너지 및 자원의 활용을 극대화 할 수 있는 연구를 수행하

연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 기존 촉매 시스템을 개선하고 최적화하는 수준에 머무르지 않고 보다 원천적인 ‘High-risk, HIgh-return’ 성격의 촉매 합성 기술을 개발하고 실제 촉매 산업에 사용되고 있는 상용공정에의 적용가능성을 함께 고려하여 원천성, 경제성, 산업성을 고루 갖춘 촉매 전반적인 공정을 개발하는 것이 최종적인 목표이다. 보다 구체적으로는 석유 및 바이오매스로부터 고부가가치 물질을 생산하는 데 있어 보다 선택적이고 안정적인 촉매를 설계하여 에너지 및 자원의 활용을 극대화 할 수 있는 연구를 수행하고자 하였다.

연구결과
5 년간의 연구기간 동안 각각의 연구의 연구기간이 길어지더라도 보다 원천적이고 심도 있는 수준의 연구를 하기 위해 노력하였다. 그 결과, Nature Communications, Journal of Catalysis, ACS Catalysis, Energy & Environmental Science 등 세계최고 수준의 학술지에 논문을 다수 게재할 수 있었다. 본 연구지원기간동안 수행한 연구들의 우수성을 인정받아 세계적인 연구자들이 특정 주제에 대해 심도 있게 토론하는 영광스런 자리인 Gordon Research Conference (GRC) 에 아시아의 젊은 교수 중에서는 유일하게 discussion leader 로 참석하기도 하였다. 구체적인 연구 내용은 크게 다음과 같다.
- 수소 스필오버에 기반한 극미세기공 담체에 담지된 귀금속 클러스터 수소화 촉매 및 수소화 탈황 촉매의 개발
- 바이오매스의 탄화수소로의 전환공정 개발 및 수첨이성화 반응을 통한 연료의 개질
- H₂ 와 O₂ 의 직접 반응을 통한 선택적인 과산화수소 생산촉매의 개발
- 높은 화학선택성 및 안정성을 보이는 촉매 시스템의 제안
- 환경문제 해결을 위한 흡착/촉매 다기능 물질 연구

연구결과의 활용계획
본 연구에서 제안된 스필오버에 기반한 수소화 촉매의 경우 높은 활성을 보이고 금속표면의 촉매독에 의한 비활성화를 완벽히 차단할 수 있다는 점에서 후속 연구 필요성이 매우 높다. 황이나 질소화합물에 대한 규제가 점점 엄격해지고 있는 상황에서 해당 촉매기술은 중점적인 역할을 할 수 있을 것으로 기대되며, 개발된 촉매 시스템을 이용해 바이오매스의 탈산소화에도 사용함으로써 바이오리파이너리의 핵심기술로 응용할 수도 있을 것으로 기대된다. 또한, 과산화수소의 직접생산을 가능케 하는 기술을 개발함으로써 과산화수소를 수소화 산소로부터 안전하게 생산할 수 있는 친환경적인 공정을 실용화하는 데 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The primary research goal of this project is to develop advanced catalysts with both conceptual originality and economic feasibility. More specifically, we tried to develop advanced catalysts for fuel upgrading and production of high-value chemicals from petrochemical and biomass

Purpose&contents
The primary research goal of this project is to develop advanced catalysts with both conceptual originality and economic feasibility. More specifically, we tried to develop advanced catalysts for fuel upgrading and production of high-value chemicals from petrochemical and biomass-derived feedstocks. By designing highly selective and stable catalyst system, we intended to minimize the use and generation of hazardous substances and maximize the energy and resource efficiencies.

Result
During the 5-year research period, we tried to understand kinetics and mechanism of the target catalytic reaction, and how the molecular structure of certain catalysts influence the reaction rate in different ways to develop advanced catalyst systems.
As a result, the studies could be published in high-profile journals such as Nature Communications, Journal of Catalysis, ACS Catalysis, and Energy & Environmental Science.. Besides, principal investigator was also invited to the Gordon Research Conference (GRC) as a discussion leader due to the recognition of research activities via this project. More specific scientific results are summarized as follows:
-Development of the advanced hydroprocess catalysts having metal clusters encapsulated in ultra-microporous materials based on hydrogen spillover
-Catalytic production of high-value fuels from biomass feedstocks and their upgrading by hydroisomerization
-Direct and economic production of H₂O₂ from H₂ and O₂ for the application as a clean oxidant
-Development of catalyst system with high chemoselectivity and catalytic stability
-Solving environmental problems using adsorption/catalytic decomposition bifunctional materials

Expected Contribution
Advanced hydroprocess catalysts with high activity and poison tolerance at the minimized use of hydrogen are highly important for clean and economic fuel production from low-quality crude oils containing high concentration of sulfur and nitrogen compounds to meet rigorous environmental legislation nowadays. Such hyrprocess catalysts can also be used for liquid fuel and chemical production from biomass via hydrodeoxygenation process. Various H₂O₂-based oxidation reactions recently attracted great scientific attention as a green chemical process for the production of high-value chemicals, but could not be industrialized due to the high production price of H₂O₂. In this sense, direct production of H₂O₂ from H₂ and O₂ can replace the conventional multi-step H₂O₂ production requiring expensive catalytic components and solvents. Such achievement will make a breakthrough on the industrialization of many green chemical processes and will create enormous socioeconomic impact.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 111 5. 연구결과의 활용계획 ... 114 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 114 7. 참고문헌 ... 115 8. 연구성과 ... 117 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 129 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 129 11. 기타사항 ... 130끝페이지 ... 130