| 초록 |
□ 연구개요 촉매의 불균일화(heterogenization) 및 공간적 고립화(spatial isolation)를 구현할 수 있는 POP 및 PIM, SiO2 등과 같은 다공성 물질을 합성한다. POP/PIM/SiO2 등을 포함하는 다공성 물질 기반의 물질 개발 및 개발된 다기능성 시스템을 이용 한 차세대 신에너지 활용연구의 새로운 가능성 제시이다. 이러한 연구를 진행하기 위해서는 POP/PIM/SiO2 등을 포함하는 다공성 물질을 이용한 에틸렌이합체 반응(ethylene dimerization)에 관한 연구의 성공적인 확립이 가장 중요하다고 할 수 있으며 선수되어야 할 연구 주제이다. 다공성 물질 기반의 촉매개발이 이루어져야 하고, 이를 바탕으로 다양한 기능의 부가가 가능한 다기능 촉매시스템이 개발 되어야 할 것이다. □ 연구 목표대비 연구결과 대표적인 다공성물질인 MOF과 더불어, 최근에 다공성 유기 폴리머(POP)를 이용한 광범위한 응용분야에 대한 수많은 연구가 진행되고 있으며, 이중 촉매 연구는 상당히 중요한 연구 분야로 간주되고 있다. 이와 더불어 PIM과 SiO2 기반의 다공성 물질에 대한 연구 또한 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 계획했던 연구 목표 및 연구 내용을 성실히 수행하였으며 대표적인 연구 결과는 다음과 같다. ➀ mSiO<sub>2</sub> 기반의 다공성 물질을 이용하여 에틸렌이합체 반응이 가능한 촉매를 도입하여 불균일 촉매를 합성하여 연구를 진행하였으며, ➁ 다공성 POP 물질에 경제적으로 유용한 Cu를 도입하여 산화반응에 이용한 연구를 진행하였다. ③ 또한 광반응촉매 및 나노파티클 촉매 등을 도입하였고, ④ 광반응성 platform을 도입하여 다기능성 촉매시스템을 연구 하였다. 2-1) mSiO<sub>2</sub> 기반의 불균일 촉매를 이용한 에틸렌이합체 반응 연구-에틸렌이합체 합성에서 발생하는 폴리머의 생성을 줄이는 효과적인 방법 제시 2-2) 경제적을 유용한 Cu가 도입된 POP 기반의 불균일 촉매의 합성 및 산화반응 2-3) 세계 최고 수준의 SPF 값을 갖는 다공성 물질 기반의 자외선 차단제의 합성 2-4) PIM 기반의 광반응기 2-5) Zn-Porphyrin MOF를 이용한 N-doped Porous Carbon의 합성 2-6) UV-C를 이용한 유사작용제의 분해 2-7) 다공성 물질 기반의 bio-compatible 자외선 차단제의 합성 2-8) MOF가 도입된 polydopamine 입자를 이용한 유사작용제의 분해 2-9) MgO 나노입자가 도입된 mesoporous silica를 graphene에 도입한 유사작용제 분해촉매의 활성도 연구 2-10) 포피린이 crossliking 된 나노파이버의 합성 및 이를 이용한 광촉매 반응 2-11) mSiO<sub>2</sub>를 이용한 효소 안정화 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 제안서의 핵심인 지속가능한 신⋅재생에너지의 생산에 필요한 platform의 개발 연구는 새로운 형태 의 부가가치 창출에 큰 역할을 할 것으로 예상된다. 즉 '짧은 탄화수소로부터 긴 탄화수소 물질로의 변형 기술'에 적용 가능한 불균일상 촉매의 개발은 그 경제적인 활용이 크다고 할 수 있다. 다양한 사 슬 길이를 가지는 탄화수소의 생산이 가능하면, 오랫동안 우리나라 경제발전의 원동력이었던 석유화 학 관련 인프라를 그대로 활용이 가능하기 때문에, 이를 바탕으로 하는 경제적 파급 효과는 크다고 할 수 있다. 또한 본 연구에서의 POP/PIM/SiO2의 개발 기술은 온실가스 포집으로도 가능하게 변형 시킬 수 있어 에너지 개발에 있어서 없어서는 안 되는 중요한 기술로 자리매김 할 것이다. 지금까지 MOF 관련 연구에서 보인 장점 및 단점을 다공성 POP/PIM/SiO2 물질을 이용하여 새롭게 해석하고 다기능성 다중 물질 및 나노 사이즈 반응기의 합성을 통해 그동안의 다공성 물질에 대한 장점의 확대발전 및 단점의 극복을 한다면, 관련 학문영역의 새로운 개척을 할 수 있기 때문에 세계적인 원천기술의 확보라는 큰 가치를 지닌다. 특히 다기능성 다중 재료가 갖는 기능적 독창성으로 말미암아 기존 촉매에 대한 단점극복이 가능하여 청정에너지의 활용이 가능하게된다면 지속가능한 에너지(sustainable energy)의 발굴로의 도약으로 발전가능 하게 될 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
