이종 촉매는 반응물을 흡착하고 반응하기위한 표면을 제공함으로써 화학 반응을 촉진하는 물질이다. 촉매 입자의 크기와 모양은 그들의 활성과 선택성에서 중요한 역할을하지만, 이러한 효과의 기본 메커니즘은 완전히 이해되지 않았다.
이 연구에서 연구원들은 실험과 이론 기술의 조합을 사용하여 이종 촉매의 구조-프로 퍼티-성능 관계를 조사했다. 그들은 상이한 크기를 갖는 일련의 팔라듐 나노 입자를 합성하고 연료 및 화학 물질 생산에 중요한 반응 인 에틸렌의 수소화를위한 촉매 활성을 연구했다.
결과는 팔라듐 나노 입자의 활성이 입자 크기가 감소함에 따라 증가 함을 보여 주었다. 이 경향은 더 작은 입자의 더 높은 표면적에 기인하여 반응에 대한보다 활성 부위를 제공 하였다. 그러나, 연구자들은 또한 나노 입자의 전자 특성이 입자 크기가 감소함에 따라 변화하여 반응의 선택성에 영향을 미친다는 것을 발견했다.
구체적으로, 연구자들은 입자 크기가 감소하는 팔라듐 나노 입자의 D- 밴드 중심이 감소하는 것을 관찰했다. 전자 구조의 이러한 변화는 원하는 생성물 인 에탄으로부터 바람직하지 않은 생성물 인 메탄으로 반응 선택성을 이동시켰다.
이 연구의 결과는 이종 촉매의 크기, 활동 및 전자 특성 사이의 관계에 대한 더 깊은 이해를 제공합니다. 이 지식은 광범위한 산업 공정을 위해보다 효율적이고 선택적인 촉매의 합리적인 설계를 안내하는 데 사용될 수 있습니다.
이 연구에서 얻은 기본 통찰력 외에도 연구원들은 에틸렌의 수소화에 대한 활성 및 선택성이 향상된 새로운 팔라듐 촉매를 설계함으로써 그들의 발견의 실제적 영향을 입증했다. 이 촉매는 잠재적으로 효율성을 향상시키고 연료 및 화학 물질 생산 비용을 줄이는 데 사용될 수 있습니다.
전반적으로,이 연구는 촉매 분야의 상당한 발전을 나타내며보다 지속 가능하고 효율적인 촉매 공정의 개발을위한 새로운 길을 열어줍니다.
