자연계의 생체효소를 모사해 일산화탄소 전환 촉매의 성능을 높이는 기술이 개발됐다.
한국연구재단은 이윤호 KAIST 화학과 교수팀이 일산화탄소를 대체연료 전환 효율을 높이는 새로운 촉매기술 개발에 성공했다고 24일 밝혔다.
일산화탄소는 합성천연가스나 메탄올과 같은 대체연료, 각종 화학물질로 전환할 수 있어 산업 활용 범위가 넓다. 하지만 촉매 활성 반응이 쉽게 떨어지는 문제점이 있다. 일산화탄소가 금속 촉매와 너무 강하게 결합해 촉매를 장기간 사용하기 어렵고, 전환 효율도 낮다. 새로운 촉매 디자인이 필요하다.
연구팀은 '일산화탄소 탈수소효소 아세틸 조효소A 생성효소(CODH ACS) 반응에서 답을 찾았다. CODH ACS 반응은 일산화탄소를 기반으로 높은 활성도를 보이는 반응이다. 니켈이 주된 반응 활성점 역할을 한다.
연구팀은 자체 리간드(금속의 구조를 정해주는 이온이나 분자) 설계로 니켈 화합물을 합성해 새로운 촉매를 개발했다. 반응이 쉽게 일어나는 사면체, 사각평면 구조로 니켈 형성을 유도해 효율을 높였다.
또 특수 리간드 설계로 니켈의 움직임을 고정, 일산화탄소가 잘 붙지 않도록 했다. 움직임이 고정된 니켈은 전자가 잘 통해 일산화탄소의 결합이 쉽게 떨어진다.
이윤호 교수는 “경직성 리간드를 활용해 일산화탄소 탈락 및 전환이 쉬운 촉매 기술을 개발했다”면서 “다양한 전이금속 촉매개발에도 활용할 수 있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
