`거울로 대칭` 새 구조 제올라이트 합성
`거울로 대칭` 새 구조 제올라이트 합성
  • 고세리기자
  • 등록일 2018.03.19 20:59
  • 게재일 2018.03.20
  • 댓글 0
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포스텍 홍석봉·서승완 연구팀
새로운 분리제·흡착제 활용 기대
▲ 홍석봉 교수, 서승완씨

포스텍(총장 김도연)은 홍석봉 환경공학부 교수, 박사과정 서승완씨 연구팀이 거울로 대칭되는 한 쌍의 기본구조체로 이뤄진 새로운 알루미노포스페이트(제올라이트 유사 물질) 분자체 `PST-13`과 `PST-14`를 합성하는 데 성공했다고 19일 밝혔다.

`제올라이트`는 원유정제과정에서 휘발유 및 플라스틱 제품의 원료 생산을 위한 석유화학 촉매제로 널리 사용되고 있다.

특히 아주 작은 구멍이 일정하고 규칙적으로 배열된 나노구조체로, 촉매제뿐 아니라 이온 교환제, 분리제 등의 용도로 널리 사용되고 있는 핵심 소재다.

연구팀은 다이에틸아민을 제올라이트 세공을 채우는 `유기구조유도물질`로 사용해 새로운 알루미노포스페이트 PST-13을 합성했고, 이 물질을 소성해 지금까지 전혀 보고되지 않은 새로운 구조의 PST-14를 만들어냈다.

이는 스웨덴 스톡홀름 대학교의 샤오동 쩌우(Xiaodong Zou) 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 지속적회전전자회절(continuous rotation electron diffraction) 분석법과 포항가속기연구소에서 측정한 X-선 회절 데이터 분석을 이용해 PST-13과 PST-14 분자체의 구조 결정에 성공한 것이다.

이 두 분자체는 현재까지 보고된 제올라이트 구조 중 최초로, 한 쌍의 거울상 이성질체인 기본구조체로 구성된 특징을 가지고 있으며 모두 3차원 형태의 작은 세공 구조로 돼 있다.

제올라이트를 촉매로 사용하는 반응에서는 세공의 기하학적 구조에 따라서 특정 반응이 빨라지거나 느려지고, 생성물의 조성이 달라지는 형상 선택성이 생긴다.

이로 인해 새로운 구조를 갖는 제올라이트가 발견되면 기존 상용공정의 효율성 향상 및 비용 절감을 기대할 수 있다.

이에 따라 연구팀에서 발견한 제올라이트는 독특한 모양을 갖고 있어 기존의 제올라이트들과는 다른 독특한 `형상 선택성`을 나타낼 것으로 기대되고 있다.

홍석봉 교수는 “이 제올라이트가 새로운 분리제, 흡착제, 촉매로 다양하게 활용될 것으로 기대된다”며 “새롭게 합성한 알루미노포스페이트 분자체 PST-14를 국제 제올라이트 협회(International Zeolite Association; IZA)에 세 자리로 구성되는 IZA 코드(POR) 등록을 신청할 예정”이라고 밝혔다.

한편, 이 연구는 화학분야 저명 학술지인 앙게반테 케미(Angewandte Chemie)에 VIP(Very Important Paper) 논문으로 지난 5일자 온라인판에 게재됐으며, 미래창조과학부가 지원하는 기초연구사업(리더연구자지원) 지원으로 수행됐다.

/고세리기자

manutd20@kbmaeil.com


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