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□ 연탄가스인 일산화탄소 기체로 고체 백금 촉매의 활성을 향상시킬 수 있게 되었다. GIST(지스트, 총장 문승현) 최창혁 교수, 김형준 교수(한국과학기술원) 공동연구팀이 ‘균일촉매’뿐 아니라 ‘불균일촉매’에서도 일산화탄소로 백금 촉매의 활성을 향상시키는 기술을 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)이 밝혔다.

 

□ 백금 촉매는 자동차 배기가스의 유해 물질 제거, 수소연료전지의 수소 생산 등 다양한 화학반응에서 활용된다. 백금 촉매의 공정단가를 경제적으로 낮추기 위해서는 백금 촉매 성능의 향상이 필수적이다.

 

ㅇ 독성 물질인 일산화탄소는 백금 표면에 강하게 흡착해 촉매로서의 활성을 저해한다고 알려져 있다. 그러나 흥미롭게도 일산화탄소와 백금 촉매의 상이 같은 ‘균일촉매’의 경우에는 오히려 일산화탄소가 백금 촉매의 촉진제로서 작용하기도 한다.

 

ㅇ 이같은 균일촉매에서의 화학현상을, 일산화탄소와 백금 촉매의 상이 서로 다른 ‘불균일촉매’에도 접목하여 백금 촉매의 성능을 끌어올리려는 노력이 계속되었지만 쉽지 않았다.

 

□ 연구팀은 불균일 백금 촉매가 일산화탄소의 존재 하에서 활성화되는 현상을 규명해 학계에 보고했다. 전기화학적 수소 생산 반응에서 일산화탄소가 존재하면 백금 촉매의 활성이 2배 가까이 증진되었다.

 

ㅇ 이 현상은 단일 원자 백금이 황 원자로 둘러싸인 형태의 촉매일 때 관측된다. 분광분석법으로 관측한 결과, 일산화탄소에 의해 단일 원자 백금과 황 원자의 결합이 일부 끊어지고 일산화탄소와의 결합이 새로 생겼다. 균일촉매와 같이 불균일촉매에서 중심 금속과 리간드와의 상호작용이 발생한 것이다.

 

□ 최창혁 교수는 “균일계 촉매에서 보이는 화학적 현상을 불균일계 촉매에서도 구현할 수 있는 시스템을 발견했다”라고 연구의 의의를 설명하며, “나아가 오랜 꿈으로 여겨졌던 균일계·불균일계 촉매의 틈을 연결하고, 각 장점만을 구현한 새로운 형태의 촉매 개발을 연구할 계획이다“라고 밝혔다.

 

□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리사업, 기초연구사업(중견연구), 한국과학기술연구원 기관고유사업의 지원으로 수행되었으며, 화학 분야의 최고 권위 학술지인 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)에 11월 1일자 논문으로 게재되었다.

 

 

 

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