표면 산소 결함자리 증진을 통하여 비귀금속 나노입자 위에 금속 산화물의 쉘을 형성한 촉매

Abstract

강한 금속-담지체 사이의 인력 (SMSI)는 굉장히 강력한 표면 구조 제어 방법이다. SMSI를 통하여 금속 나노입자 위로 쉘 구조를 형성할 수 있는데, 해당 방법은 일반적으로 귀금속을 사용하는 환원 분위기 아래에서 이루어졌다. 해당 연구에서 본 연구진은 온화한 조건 아래에서 비귀금속 나노입자 위에 비정형질의 쉘 구조를 형성하여 높은 활성 및 내구성을 보이는 촉매를 합성하였다. 본 연구진이 합성한 구리-세륨 고용체는 귀금속 기반 촉매와 견줄만한 빠른 표면 산소 이동능력 및 많은 양의 표면 결함자리를 보유하여 이산화탄소와 수소를 같이 주입하였을 때 생기는 표면 흡착종을 매개체로 구리 나노입자 위에 쉘을 형성하였다. 본 촉매는 이산화탄소를 선택적으로 환원하여 일산화탄소를 생성하는 반응에 사용되었으며 100 % 일산화탄소 선택도, 굉장히 우수한 저온 활성도, 및 고온 내구성을 보고하였다. 저온 이산화탄소의 활성 및 수소 해리 능력이 우수한 성능의 원인이었으며 다양한 실시간 분석법들을 통하여 이를 증명하였다. 해당 촉매는 g 단위 이상의 생산이 가능하여 벤치 규모 반응에 사용될 수 있었으며, 그 결과 지금까지 보고된 일산화탄소 생성량 중 가장 큰 값을 기록하였다.