| 귀금속 대체 가능한 높은지수 결정면 산화코발트 촉매 | ||
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 최근 중국과학원 금속연구소, 중국과학원 닝보(寧波)재료기술·공정연구소, 중국공정물리연구원 연구팀은 공동으로 탄소 코딩 코발트 자성 나노 캡슐 구조 중 결함 흑연 셸(shell) 층의 바인딩 역할(Binding effect)을 이용하여 높이 지수(high index) 결정면을 대량 함유한 산화 코발트 촉매를 합성함으로써 메탄 촉매 연소반응에서 귀금속 팔라듐, 백금을 대체할 수 있는 잠재력을 구현하였다. 해당 연구성과는 “Nature Communications”에 온라인으로 게재되었다. 연구팀은 원위치 산화방법(In-situ oxidation method)으로 탄소 코팅 코발트 나노 입자 흑연 쉘층에 대한 국소적 파괴를 통하여 금속 코발트를 노출시켰다. 금속 코발트가 노출된 후 발생하는 심한 산화과정은 커널(Kernel) 용적을 팽창시켜 나머지 흑연 쉘층에 결함도가 비교적 높은 산화 코발트 입자를 형성시킨다. 촉매반응의 동력학적 이론으로부터 볼 때, 해당 촉매는 스위칭 주파수가 높고 겉보기 활성화 에너지가 낮은 특성을 갖고 있으며 또한 산소분압에 대한 반응 속도의 뚜렷한 의존관계가 없으며 일산화탄소, 프로판, 벤젠의 완전 산화반응 과정에서 비교적 높은 활성을 나타낸다. 현재 연구팀은 흑연 셸층 유도효과를 이용하여 가변 원자가 전이 금속 산화물의 합성에 대한 연구를 진행하고 있으며 촉매, 에너지 저장, 연료배터리 등 분야에서의 잠재적 응용에 대해 탐구하고 있다. 희귀 특성 및 고가인 귀금속 촉매를 대체하고자 새로운 나노합성방법으로 반응속도를 높이고 일반적인 조건에서 생성물을 확보하고자 연구하고 있다. 한편 철, 코발트 등 저렴한 원가의 전이 금속은 합금, 산화물, 카바이트 등 형식으로 존재하고 있으며 이런 화합물은 구조와 결정상이 다양하다. 그러므로 정밀한 설계를 통하여 결정 성장단계에서 활성 중심의 표면 농축을 실현하여 화합물이 귀금속과 비슷하거나 이보다 양호한 촉매 성능을 갖도록 확보할 수 있다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2015/6/321299.shtm |
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