개발된 T형 니켈 착물은 라디칼 특성으로 인하여 손쉽게 전자를 반응물에 전달할 수 있다. 일산화탄소 (CO), 이산화탄소 (CO2), 에틸렌 (C2H4), 수소 (H2), 하이드라진 (N2H4), 아세토니트릴 (CH3CN) 등의 다양한 반응물을 활성화한다./사진제공=한국연구재단현재 화학 산업에서는 촉매가 필수적이다. 하지만 수소, 일산화탄소 등의 작은 분자를 활성화하기 위해서는 비싸고 매장량이 적은 백금 같은 귀금속과 고온·고압의 상태가 필요하다.
반면 자연계의 효소들은 니켈, 철과 같이 값이 싸고 풍부한 금속만으로 저온·저압에서도 작은 분자를 활성화 시킨다. 국내 연구진이 라디칼의 높은 반응성을 이용하여 값싼 니켈 금속으로 상온·상압에서 수소, 일산화탄소 등의 작은 분자를 효율적으로 활성화하는 기술을 개발했다.
이윤호 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀은 반응성이 높은 라디칼의 성질을 활용할 수 있도록 개발한 리간드를 이용하여 T자 형태의 니켈 착물을 만들었다고 23일 발표했다.
니켈 착물은 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 에틸렌 등의 작은 분자를 상온·상압에서도 성공적으로 활성화했다. 리간드는 니켈과 같은 금속이 T자 형태를 갖게 만들어 홀전자(짝지어지지 않은 전자)가 비어있는 공간에 쉽게 존재하도록 디자인되었다. 이러한 특성으로 라디칼이 외부 반응물과 쉽게 반응할 수 있게 되어 활성이 어려운 소분자들과 상온·상압에서도 효율적으로 활성화 된 것이다.
이윤호 교수는 “촉매 개발에 있어 금속 라디칼을 이용하는 새로운 방안을 제시했다”면서 “미래 화학 산업에서 사용될 수 있는 저가 금속 촉매 개발에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
미래창조과학부·한국연구재단의 C1 가스 리파이너리 사업의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지인 앙게반테 케미에 표지 논문으로 선정되어 6월 7일 게재됐다.
이윤호 KAIST 교수/사진제공=한국연구재단
