포스텍 이인수 교수 연구팀
금속-유기-골격체 기반
통합형 나노촉매 플랫폼 개발
POSTECH 화학과 이인수 교수와 슈만 듀타(Soumen Dutta) 박사 연구팀은 단일 MOF 나노플랫폼에 서로 다른 3개의 촉매 기능을 효과적으로 통합하는 데에 성공했다.
또 나노(nano) 거리 내에 가깝게 배치된 촉매물질 간의 시너지효과를 통해 우수한 수율과 높은 광학활성을 지니는 생성물을 생산하는 단일공정 다단계 연속화학반응을 실현했다.
이 연구결과는 화학 및 응용화학 분야 최정상 학술지인 안게반테 케미(Angew. Chem. Int. Ed.)에 온라인 판에 속보로 게재됐다.
화학·제약품의 제조는 연속적인 합성-분리 단계를 거치는 다단계 공정을 통해서 이뤄지며, 이 때문에 많은 시간과 비용을 필요로 한다.
특히, 각 합성단계에 사용되는 촉매 물질들은 서로의 활성 및 선택성을 저해하는 경우가 많아서, 촉매들의 반응성과 안정성이 유지되는 복합-촉매 물질을 개발하고 이를 이용해 공정을 단일화하는 것은 매우 어려우면서 중요한 과제이다.
연구팀은 금속이온과 유기물의 자기조립을 통해서, 나노크기(20∼40nm)의 동공을 지니는 다공성 금속-유기-골격체(MOF)를 합성한 후에 금속나노입자촉매와 효소촉매를 나노동공에 단계적으로 도입하는 방법을 통해서, 여러 촉매기능이 통합된 나노촉매(MCNR)를 제조했다.
연구팀은 이렇게 제조된 MCNR의 가까이 위치하는 나노동공에 분리돼 포획된 금속이온, 나노입자, 효소가 서로의 촉매 기능을 저해하지 않으면서 다단계의 연속화학반응을 효과적으로 수행하는 것을 확인했다.
한편, 이 사업은 한국연구재단 리더연구자지원사업(창의연구)의 지원으로 수행됐다.
/전준혁기자 jhjeon@kbmaeil.com
