메탄은 풍부하고 저렴한 에너지 공급원이지만 불활성이기도합니다. 이는 강한 화학 결합을 분리하여 다른 분자로 전환하기가 어렵다는 것을 의미합니다. 이 도전을 극복하기 위해 과학자들은 과정에서 소비되지 않고 화학 반응 속도를 높이는 촉매, 재료의 사용을 조사해 왔습니다.
Johannes Lercher 교수가 이끄는 Tum의 팀은 실험 기술과 계산 기술의 조합을 사용하여 메탄이 산화물 표면에서 지원되는 로듐 나노 입자로 만든 모델 촉매와 어떻게 상호 작용하는지 연구했습니다. 그들은 촉매에서 메탄을 활성화시키는 열쇠는 메탄 분자가 촉매 표면의 활성 부위와 밀접하게 접촉 할 수있는 특정 "핫 스팟"을 만드는 것이 었습니다.
연구자들은 로듐 나노 입자의 크기와 분포를 제어하고 Ceria 산화물지지의 표면 특성을 변형시킴으로써이를 달성했다. 그들은 세리아 산화물 표면에 작은 로듐 나노 입자의 고도로 분산 된 배열을 생성하고 촉매의 전자 구조를 변형시킴으로써 메탄 전환에 대한 촉매 활성을 크게 향상시킬 수 있음을 발견했다.
이 연구는 메탄 활성화 및 전환을위한 촉매의 설계 및 최적화에 대한 중요한 통찰력을 제공하며 천연 가스를 활용하기위한보다 효율적이고 환경 친화적 인 공정의 개발에 영향을 줄 수 있습니다.
메탄은 전 세계 에너지 소비의 약 10%를 차지하며 주로 난방 및 발전에 사용됩니다. 그러나 메탄은 또한 연료, 플라스틱 및 기타 화학 물질의 생산에 사용되는 수소, 메탄올 및 에틸렌과 같은 다양한 귀중한 제품으로 전환 될 수 있습니다.
메탄을 변환하는 데있어 도전은 높은 결합 강도에 있으며 분자를 분리하기가 어렵습니다. 이를 위해서는 공정에서 소비되지 않고 화학 반응 속도를 높이는 고온 또는 촉매, 재료의 사용이 필요합니다.
TUM 팀은 비교적 저온에서 메탄을 활성화시킬 수있는 촉매 개발에 중점을 두 었으며, 이는 프로세스를보다 효율적으로 만들 수 있습니다. 그들은 세리아 산화물 표면에서지지되는 로듐 나노 입자로 구성된 모델 촉매를 사용했습니다.
촉매 표면의 전자 특성뿐만 아니라 Rhodium 나노 입자의 크기 및 분포를 조심스럽게 제어함으로써, 연구자들은 메탄 분자가 효과적으로 반응 할 수있는 촉매에서 특정 "핫 스팟"을 생성 할 수있었습니다.
이 연구는 연료 및 화학 물질 생산을위한 다재다능한 공급 원료로서 메탄의 잠재력을 최대한 발휘할 때 정확한 촉매 설계 및 엔지니어링의 중요성을 보여줍니다.
