초록 ▼

□ 연구개요
불균일계 산화물 촉매 표면에서 일어나는 촉매 반응은 표면의 결함, 특히 산소와 관련있는 결함의 유무에 따라 크게 그 활성이 달라진다. 산소 결함, O^-, O₂^-등과 같은 활성 산소가 유도되는지는 표면의 화학적 결합 구조가 중요한데, 만약 이들 활성 산소를 제어할 수 있는 표면의 결합 구조를 유도할 수 있다면 선택적인 화학적 반응성 제어가 가능할 것이다. 본 연구에서는 표면에 활성산소에 의해 유도되는 촉매 반응성이 촉매 표면의 화학적 결합 구조를 제어하는 표

□ 연구개요
불균일계 산화물 촉매 표면에서 일어나는 촉매 반응은 표면의 결함, 특히 산소와 관련있는 결함의 유무에 따라 크게 그 활성이 달라진다. 산소 결함, O^-, O₂^-등과 같은 활성 산소가 유도되는지는 표면의 화학적 결합 구조가 중요한데, 만약 이들 활성 산소를 제어할 수 있는 표면의 결합 구조를 유도할 수 있다면 선택적인 화학적 반응성 제어가 가능할 것이다. 본 연구에서는 표면에 활성산소에 의해 유도되는 촉매 반응성이 촉매 표면의 화학적 결합 구조를 제어하는 표면 처리에 따라 어떻게 달라지는지를 규명하는 연구를 수행하여 표면 결합 구조의 선택적 제어 가능성을 규명하고 확인해 보고자 하였으며, 표면의 화학적 결합 구조의 변화와 촉매 활성이 관계에 관한 연관성을 보여줄 수 있는 실험적인 데이터를 확보하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 활성 산소에 의해 유도되는 고체 산화물 불균일계 촉매 표면에서의 촉매 반응을 제어할 수 있는 촉매 표면의 화학적 결합 구조를 제어할 수 있는 표면처리 방법에 대한 실험적 접근을 시도하였다. 산화물 고체 표면 산소의 결합 구조를 제어하기 위해 질소 기반의 플라즈마를 발생시키고 표면의 화학 결합 구조가 질소 기반 플라즈마 처리 조건에 따라 어떤 변화가 보이는지를 결합 구조의 변화 관점에서 관찰하였다. 실험 결과 표면에 유도되는 질소 화학종의 결합 구조와 농도는 플라즈마를 발생시키는 가스의 조성에 따라서 큰 변화가 있음을 알 수 있었다. 질소 가스에 수소를 첨가하면 낮은 온도에서 더 효과적으로 질소 결합을 유도할 수 있었다. 또한 반대로 메탄 가스를 미량 첨가하면 질소 도핑을 막는 효과가 있음을 관찰하였다.
이에 따른 광촉매 반응성의 변화는 유기분자의 광분해 반응 속도를 비교하여 연구하였는데, 표면에 유도되는 화학 결합의 변화가 광촉매 반응성을 향상시키기도 또는 반대로 광촉매 반응성을 낮추기도 하는데, 광 여기된 전자-홀 쌍이 표면에 활성 산소를 유도하는데 표면의 화학 결합 구조가 큰 영향을 미친다는 사실을 보여주는 실험 결과라고 할 수 있다. 하지만, 표면 구조의 복잡성과 in-situ 표면 구조 분석의 한계에 따라 보다 깊이 있는 구조-반응성의 관계를 규명하는데는 어려움이 있었다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구 개발 결과는 고체 산화물 촉매 표면의 화학적 결합 구조를 질소를 포함한 플라즈마 처리를 통해서 제어할 수 있음을 질소의 농도 및 화학적 결합 구조의 변화 분석으로부터 보여주었으며, 이는 표면의 선택적 개질에 관한 새로운 접근 방법이라는 면에서 의의가 있다. 또 이런 표면 결합구조의 제어에 따라 광촉매 유기 광분해 반응성이 증가하기도/감소하기도 하는 등 크게 영향을 받음을 보여주었다. 유기 광분해 반응성과 같은 촉매 표면 반응은 광여기된 전자-홀에 의해 유도되는 표면의 활성 산소 화학종의 생성과 관련이 있으므로, 이는 광촉매 반응성이 표면의 화학 결합 구조에 크게 영향을 받는다는 것을 보여주는 실험 결과이다. 따라서, 본 연구 결과는 앞으로 표면의 어떤 특정 화학 결합 구조가 반응성과 직접적인 연관 관계가 있는지를 규명하기 위한 실험이 추가로 필요함에 대한 당위성을 보여준다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 가. 연구 개발의 필요성 ... 3
• 나. 최종 목표 ... 4
• 다. 연구 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 가. 1차년도 연구 수행 내용 및 결과 ... 5
• 나. 2차년도 연구 수행 내용 및 결과 ... 7
• 다. 3차년도 연구 수행 내용 및 결과 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 13
• 끝페이지 ... 16