GIST·KAIST 연구팀 '일산화탄소의 불균일 촉매 활성' 규명
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 광주과학기술원(GIST) 최창혁 교수·한국과학기술원(KAIST) 김형준 교수 연구팀이 불균일 촉매에서도 일산화탄소로 백금 촉매 활성을 높이는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.
산업용 촉매는 넓게 보면 균일계·불균일계 촉매로 나눌 수 있다.
촉매와 반응물의 상(phase)이 같으면 균일계, 서로 다르면 불균일계 촉매로 본다.
예컨대 촉매와 반응물이 모두 기체 상태라면 해당 촉매는 균일 촉매다.
연탄가스에 들어 있는 일산화탄소는 사람의 목숨을 앗아갈 정도로 독성을 지니고 있다.
그런데 일산화탄소와 백금 촉매의 상이 같은 균일 촉매의 경우, 일산화탄소가 백금 촉매 촉진제로서 작용하기도 한다.
백금 촉매는 자동차 배기가스 유해 물질 제거나 수소연료전지 수소 생산 등에서 활용한다.
비싼 게 흠인데, 공정 단가를 낮추기 위해선 백금 촉매 성능 향상이 필수적이다.
연구팀은 불균일 백금 촉매에서도 일산화탄소가 촉매 활성을 돕는다는 현상을 규명했다.
전기화학적 수소 생산 반응에서 일산화탄소가 존재하면 백금 촉매 활성이 2배 가까이 늘었다고 연구팀은 설명했다.
이 현상은 단일 원자 백금이 황 원자로 둘러싸인 형태의 촉매일 때 관측된다.
분광 분석법으로 살핀 결과 일산화탄소 영향으로 단일 원자 백금과 황 원자 결합이 일부 끊어지고 일산화탄소와의 결합이 새로 생겼다.
균일 촉매처럼 불균일 촉매에서 중심 금속과 리간드(중심원자에 결합한 이온이나 분자)와의 상호작용이 발생한 것이다.
최창혁 교수는 "균일계 촉매에서 보이는 화학적 현상을 불균일계 촉매에서도 구현할 수 있는 시스템을 발견한 것"이라며 "균일계·불균일계 촉매 틈을 연결하고 장점만을 구현한, 새로운 형태의 촉매 개발을 지속해서 연구할 계획"이라고 말했다.
논문은 미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society) 1일 자에 실렸다.
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