다공성 코어-쉘 탄소 나노 구조체 제작 및 촉매 응용 연구

Abstract

현재 산업 폐기물에 의한 환경 오염 문제가 심각해지면서 오염물질 제거의 효과적인 나노 물질의 필요성에 따라 Pt,Ag,Au,Ni을 포함하는 귀금속을 이용한 촉매가 응용되어지고 있다. 하지만 귀금속 촉매를 제조하는 데 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 따라서, 보다 효율적인 촉매로 대체하기 위해서 본 연구에서는 저렴한 비용, 높은 효율, 풍부한 천연 매장량으로 촉매 분야에서 유망한 재료 중 하나인 구리를 사용하여 촉매에 응용했다. 하지만, 금속 나노 입자만을 사용하여 촉매 성능 평가를 진행하면 나노 입자의 응집이 일어난다. 때문에 이를 방지하고 높은 촉매 활성도를 유지하기 위해서 메조 다공성 탄소 지지체를 사용해 재사용 및 물리화학적으로 안정한 RFC@MPDA@Cu 나노 복합체를 합성했다. 메조 다공성 탄소 지지체는 π-π 스태킹 상호 작용을 통해 레조르시놀-포름알데히드를 코어로 하여 10nm크기의 메조 기공과 50nm 두께의 폴리도파민 쉘을 코팅하여 합성했다. 높은 비표면적과 다공성, 접근 가능한 내부 공간과 같은 특징으로 인해 높은 촉매 활성 효과가 있는 금속-탄소 나노 복합체를 합성하여 촉매 성능을 평가했으며, 이 촉매는 4- 니트로페놀을 4-아미노페놀로 환원시키는 데 우수한 촉매 활성과 안정성을 나타냈다. 또한, 메틸렌 블루와 같은 유기 염료 환원에서 99%이상의 우수한 촉매 활성을 나타냈으며, 재사용성 평가에서도 탁월한 촉매 성능을 확인했다.