초록 ▼

□ 연구개요
감마 알루미나는 metastable한 알루미나 구조의 하나로 다양한 촉매로 또는 촉매의 담체로 석유 정제에서 자동차용 촉매에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 가장 많이 이용되고 있는 촉매 물질이나 현재까지 정확한 결정 구조가 밝혀지지 않고 있으며 감마 알루미나의 표면과 촉매 활성과의 상호작용에 대한 분자 수준의 이해가 부족한 상황임. 이 연구에서는 감마 알루미나 구조와 를 촉매 활성에 대한 분자 수준의 이해를 목표로 다음 두가지 방향에서 연구를 진행함.
• 감마 알루미나 표면 특성과 촉매활성과의 관계에 대한

□ 연구개요
감마 알루미나는 metastable한 알루미나 구조의 하나로 다양한 촉매로 또는 촉매의 담체로 석유 정제에서 자동차용 촉매에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 가장 많이 이용되고 있는 촉매 물질이나 현재까지 정확한 결정 구조가 밝혀지지 않고 있으며 감마 알루미나의 표면과 촉매 활성과의 상호작용에 대한 분자 수준의 이해가 부족한 상황임. 이 연구에서는 감마 알루미나 구조와 를 촉매 활성에 대한 분자 수준의 이해를 목표로 다음 두가지 방향에서 연구를 진행함.
• 감마 알루미나 표면 특성과 촉매활성과의 관계에 대한 연구
• 감마 알루미나 구조와 담지 촉매와의 상호작용에 대한 연구

□ 연구 목표대비 연구결과
ㅇ 1차년도: 감마 알루미나 표면 활성에 있어서 각 facet이 미치는 영향을 연구하기 위해 well defined 된 morphology를 가지면서도 facet의 비율이 다른 감마 알루미나 구조를 지니는 알루미나를 합성에 성공하였음. 이러한 well defined 알루미나를 이용한 에탄올 탈수 반응을 통해 알루미나의 (100) facet에 존재하는 표면 산점이 산염기 반응의 활성점인 것을 증명함.
ㅇ 2차년도: 1치년도 확인한 (100) facet에 존재하는 표면 산점이 촉매 활성 금속의 특성 및 분산도에 미치는 영향을 확인하기 위항여 알루미나 표면 산점의 특성이 일정하지만 산점의 갯수가 다른 알루미나와 산점의 개수는 동일하지만 특성이 다른 알루미나를 선택하고 백금을 담지하여 분산도 및 분포에 미치는 영향을 확인함. 백금의 함량 증가에 따라 분산도는 점진적으로 감소하였으나 이는 백금 클러스터의 평균적인 크기의 변화가 아니라 알루미나 표면 산점과 상호작용에 의해 형성된 1 2 nm 크기의 백금클러스터와 상호작용 없이 형성된 10 nm 이상의 큰 백금 덩어리의 상대적인 비율의 차이임을 확인하고 백금과 알루미나 표면과의 상호작용 조적에 따라 백금 촉매의 합성이 가능함을 밝힘.
ㅇ 3차년도: 2차년도의 백금과 알루미나 표면 산점의 상호작용에 따라 백금 클러스터의 분산도 및 분포가 달라지는 것의 원천적인 원인을 확인하기 위하여 알루미나 담지 백금의 형성과정을 연구함. 그 결과 알루미나 표면 산점과의 상호작용 세기에 따라 환원 거동의 현저한 변화를 확인 할 수 있었음. 알루미나 표면 산점과의 상호작용이 약하거나 없는 경우 백금은 약 –30℃ 에서 환원되어 10 nm정도의 큰 덩어리를 형성하지만 상호작용을 하는 경우 2D oxide가 형성되었다가 약 120℃에서 환원되어 1~2 nm크기의 백금 클러스터를 형성하며 특히 표면 산점에 형성되는 단일 원자상태의 백금은 약 370℃에서 환원이 일어남을 확인 할 수 있었음. 이러한 크기 변화에 따라 촉매활성도 현저히 변화하는 것을 밝힘.

□ 연구개발결과의 중요성
알루미나에 담지된 촉매는 석유화학, 자동차 배기가스 처리등 다양항 분야에서 매주 중요한 의미를 가지고 있으나 많은 경우 촉매 개발은 알루미나의 표면과 촉매 활성 성분의 상호작용에 대한 이해 부족 등으로 경험적인 접근이 이루어져 왔음. 이번 연구를 통하여 알루미나 표면의 (100) facet에 형성되는 산점이 산염기 반응의 촉매 활성점임을 밝혔고 이러한 산점이 백금등 촉매 활성 성분과 특별한 상호작용을 통하여 분산도, size 분포 등이 조절되는 원천적인 이해를 가능하게 하였음. 이러한 결과를 바당으로 촉매 활성에 결정적으로 중요한 금속 성분의 분산도, 크기 조절등을 알루미나 표면 및 구조적 특성에 맞추어 체계적인 접근이 가능할 것으로 판단되면 이를 통하여 반응성, 선택성 및 안정성이 높은 촉매의 디자인이 가능할 것으로 판단함. 실제 본 연구의 결과를 이용하여 상업적으로 중요한 천연가스 자동차 배기가스 처리용 촉매의 반응성 및 안정성을 획기적으로 증진한 촉매의 개발이 가능하였으며 현재 촉매 회사에서 관련촉매의 상업적 이용을 검토하고 있는 등 석유화학, 환경, 자동차 배기가스 처리등 다양한 촉매의 개발에 이용가능 할 것으로 기대함.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1.1 연구 개발의 필요성 ... 5
• 1.2 연구의 연차별 목표와 연구 범위 및 최종 목표 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구 결과 ... 6
• 2.1 1차년도 연구 ... 6
• 2.2 2차년도 연구 ... 8
• 2.3 3차년도 연구 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 32