(나노 워크 뉴스) 도쿄 메트로폴리탄 대학의 연구원들은 촉매 활성을 향상시키기 위해 실리카에 지지된 금 나노입자에 혼합 금속 산화물의 단일 나노시트를 추가하는 방법을 개발했습니다. 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시키면서 금/실리카 구조를 코팅하는 기존 방법에 비해 반응에 필요한 온도가 크게 감소하여 크게 개선되었음을 발견했습니다. 이 방법은 광범위한 새로운 고성능 촉매 개발의 길을 열었습니다. 연구 결과는 ACS 응용 재료 및 인터페이스 (“1 nm 두께의 금속산화물 오버레이에 의한 금 및 백금 나노입자 촉매 장식 및 CO 산화 활성에 미치는 영향”). 실리카 위에 지지된 금 나노입자는 단층 LDH 나노시트로 코팅되고 하소되어 혼합 금속 산화물의 초박층을 생성합니다. 금과 MMO는 함께 작용하여 향상된 촉매 성능을 실현합니다. (삽입) MMO 오버레이어의 투과 전자 현미경 이미지. (이미지: Tokyo Metropolitan University) 직경이 5나노미터 미만인 입자인 금 나노입자는 화학 반응, 특히 유해한 일산화탄소를 이산화탄소로 전환시키는 것과 같은 산화 반응에 탁월한 촉매제로 알려져 있습니다. 반대 반응을 겪을 가능성이 더 높은 산화 코발트와 같은 금속 산화물에 장착하면 효과가 뚜렷해집니다. 환원성 산화물. 불행하게도 모든 금속 산화물이 환원 가능한 것은 아닙니다. 예를 들어, 실리카와 같은 환원 불가능한 산화물에 탑재된 나노입자는 효과적인 촉매가 되지 않습니다. 지구상에 풍부한 실리카가 있다는 점을 감안할 때, 그러한 재료의 성능을 향상시키는 방법은 산업적 활용을 크게 향상시킬 것입니다. 이로 인해 과학자들은 성능을 향상시키기 위해 지원되는 촉매를 수정할 수 있는 방법을 모색하게 되었습니다. 이제 도쿄 메트로폴리탄 대학의 이시다 타마오(Tamao Ishida) 부교수가 이끄는 팀은 층상 이중 수산화물(LDH)을 사용하여 혼합 금속 산화물(MMO)의 단일 나노시트를 증착하는 방법을 고안했습니다. LDH는 일부 금속 이온이 더 높은 전하를 갖는 금속 이온으로 대체되어 시트 자체에 순 양전하를 부여하는 금속 수산화물 나노시트로 구성됩니다. 시트는 음이온에 의해 서로 결합됩니다. 중요한 것은 개별 나노시트를 벗겨내어 별도로 사용할 수 있다는 것입니다. 이번 연구에서 연구팀은 음전하 구조인 실리카에 지지된 금 나노입자를 알루미늄과 다양한 기타 금속으로 구성된 양전하 LDH 나노시트로 코팅한 다음 이를 고온(하소)에 노출시켜 MMO 나노층을 형성했습니다. 투과전자현미경을 사용하여 새로운 촉매를 관찰한 결과, 그들은 나노입자가 두께가 1나노미터 미만인 층으로 코팅되어 있음을 발견했습니다. 성능을 테스트하기 위해 팀은 일산화탄소를 이산화탄소로 전환하는 데 사용했습니다. 실리카 위의 금나노입자는 섭씨 20도에서도 300% 안팎의 전환율을 보였지만, 새로운 촉매는 50도에서 50도 이상 감소한 250%의 전환율을 보였다. 또한 MMO 코팅에 널리 사용되는 "함침" 방법보다 성능이 뛰어난 것으로 밝혀졌습니다. 흥미롭게도 MMO 레이어가 두꺼울수록 성능이 저하된다는 사실이 밝혀졌습니다. 즉, 나노미터 이하의 코팅을 사용하면 성능이 향상됩니다. 코발트 알루미늄 MMO 층을 더 자세히 살펴보면, 그들은 층에서 풍부한 산소 결함을 발견했습니다. 연구팀은 결함으로 채워진 층과 금 표면 사이의 긴밀한 시너지 효과가 활성을 향상시키는 원인이라고 결론지었습니다. 새로운 촉매는 코발트 함유량이 0.3%wt 미만으로 매우 낮은 수준으로 뛰어난 성능을 구현했습니다.

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64770.php