| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2022년 가을 (11/09 ~ 11/11, 휘닉스 제주 섭지코지) |
| 권호 | 28권 2호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 분과 |
| 제목 | 복합 산화물 계면을 활용한 고효율·고밀도 백금 단원자 촉매 연구 |
| 초록 | 산화물 지지체에 결합된 백금 촉매는 산업적으로 중요한 다양한 반응들을 활성화시킨다. 하지만 백금의 높은 가격으로 인해 촉매 시스템의 가격이 높은 단점이 있다. 최근 백금의 사용량을 줄이고 사용량 당 최대의 효율을 끌어내기 위해 개별 백금 원자를 촉매 활성점으로 사용하는 단원자 촉매 (single atom catalyst) 시스템이 제시되어 활발히 연구되고 있다. 그러나 단원자들의 태생적인 열역학적 불안정성으로 인해 반응 환경에서 촉매 원자들의 뭉침이 나타나 시간에 따라 성능이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 전자밀도함수이론 (Density functional theory, DFT)와 실험의 조합 연구를 사용하여 약 30 나노미터의 직경을 가지는 TiO 2 나노입자 지지체 표면에 CeO x 클러스터를 생성하여 CeO x -TiO 2 복합 산화물 지지체를 디자인하고, CeO x -TiO 2 계면과 백금의 강한 결합력을 활용해 CeO x -TiO 2 지지체 위에 높은 밀도의 백금 단원자를 제작하였다. 백금과 Ce이온의 강한 전기적 상호작용을 통해 계면에 존재하는 산소 이온의 촉매 활성을 조정하여 CO 산화반응에 대해 높은 반응성을 부여하였으며 백금 단원자의 안정성을 향상시켰다. 본 연구에서 디자인한 Pt/CeO x -TiO 2 촉매는 Pt/TiO 2 대조군 촉매 대비 백금 사용량 기준 약 13배 향상된 CO 산화반응 성능을 나타냈다. 또한 실시간 X-ray 및 IR 분석 결과 반응환경에서 높은 안정성을 가지는 것을 확인하였다. 본 연구는 간단한 제작 방법상의 조정을 통해 우수한 특성을 가진 백금 단원자 촉매를 쉽게 제조할 수 있는 방법론을 제시하였다는 점에서 의의가 있다. |
| 저자 | 강은지 , 유미 , 최혁 , 윤지은 , 이주혁 , 주재은 , 박홍진 , 김현유 |
| 소속 | 충남대 |
| 키워드 | <p>단원자촉매 ; 백금촉매 ; 계면엔지니어링</p> |
