| 초록 |
메탄으로부터 메탄올을 합성하기 위해 요구되는 많은 에너지와 비용을 절감하기 위해서, 메탄을 탄소 공급원 및 에너지원으로 사용하는 메탄자화균의 메탄모노옥시지네이즈 효소 구조를 모방한 촉매 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 Zeolitic Imidazolate Framework-8(ZIF-8)에 구리 이온을 담지한 후, 탄화 과정을 통해 질소 도핑된 탄소에 담지된 구리 기반 메탄 부분산화 촉매를 개발하였다. ZIF-8에 담지된 구리 함량을 조절하며 형성되는 구리 종들은 X-ray 흡수 분광법을 이용하여 단원자 CuN4 종임을 밝혀내고, 메탄 전환 반응의 주된 활성 부위로 작용하는 것을 확인하였다. 이러한 촉매를 이용하여 반응 온도, 산화제 농도 그리고 반응 시간 등의 반응 조건을 변화하여 촉매의 메탄 전환 성능을 평가하였다. 높은 반응 온도에서는 메탄올의 과산화 생성물이 생성되었으나, 반응 온도가 낮을 때에는 해당 생성물들이 발생하지 않아, 저온에서 메탄올 생성에 유리하게 반응이 진행되는 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 메탄 부분산화 촉매 개발을 위한 기초적인 지식을 제공하여, 향후 메탄올 합성 공정 비용과 에너지를 절감할 수 있을 것으로 기대된다. |
