국내연구팀이 흡착제와 석유화학촉매, 이온교환제 등으로 널리 사용되는 제올라이트 촉매의 결정화 과정을 실험적으로 밝혀냈다.
홍석봉 포스텍 교수(화학공학과)와 박민범 박사과정생은 고체 핵자기공명법(NMR)을 이용해 나노다공성 재료인 제올라이트 촉매의 결정화 과정을 구명했다고 19일 밝혔다. 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자 지원사업과 미국 정유 및 석유화학 기업 UOP의 지원으로 수행됐다.
연구결과는 미국화학회지(JACS:Journal of the American Chemical Society) 최신호 표지논문으로 소개됐고 `스포트라이트(Spotlights)`란에도 별도로 소개됐다.
제올라이트는 뛰어난 촉매활성으로 인해 석유화학 공정은 물론이고 합성세제와 농약, 냉매의 흡착제 등으로 널리 사용된다. 제올라이트 결정화는 개별적 구성단위로부터 진행된다는 가설이 있었지만 형성과정을 추적하기는 어렵다.
연구팀은 전하밀도 비대칭 합성법을 통해 제올라이트를 구성하는 개별 구성단위의 분자 수준에서의 결정화 순서를 알아냄으로써 제올라이트 구조형성 메커니즘을 구명했다. 연구에는 가장 잘 알려진 제올라이트 중 하나인 `제올라이트 A(LTA)`의 일종인 `제올라이트 UZM-9`가 이용됐다.
홍석봉 교수는 “상업적으로 중요한 제올라이트 촉매의 구조형성 과정을 이해하는 데 중요한 단서를 제공했다”며 “새로운 물성의 소재를 디자인하기 위한 선행연구로서 매우 중요한 결과”라고 밝혔다.
◇용어설명
고체 핵자기공명 분광법=자기장 내에서 원자핵의 자기모멘트에 특정한 외부의 에너지가 작용해 그 에너지를 흡수하고 다른 에너지로 전이하는 현상을 이용한 분광법. 분자를 연구하는 과학적 수단으로 화학과 고체물리 분야에서 널리 사용되고 있으며, 시료에 손상을 주지 않는 분석방법으로서 값비싼 핵산이나 단백질의 특성 등을 분석하는 데도 사용된다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
