촉매의 특성과 활용분야

소개글

촉매의 특성과 활용분야에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 촉매란 무엇인가?
①정촉매와 역촉매
②불균일 촉매 작용의 메커니즘
③균일 촉매 반응과 불균일 촉매 반응

2. 촉매의 특성
①활 성
②선택성
③수 명

3. 촉매의 분류
①촉매의 물질과 기능에 따른 촉매의 분류
②상에 따른 촉매반응계의 분류

4. 촉매공업 기술의 특징
①소량사용
②공정기술과의 연결
③화학공정의 핵심기술
④종합기술

5. 현재 연구되고 있는 촉매기술
① C4 잔사유 활용에 관한 연구
② 인화알루미늄 및 살충제의 제조연구
③ 메틸피리진 및 시아노피라진 제조 촉매 개발
④ MMA 제조촉매의 개발에 관한 연구
⑤ 메탄의 활성화에 관한 연구
⑥ Wacker형 산화반응 연구
⑦ 가암모니아 산화반응 연구
⑧ 폐기물로부터 유효자원의 재창출 연구
⑨ 화학용매 폐수로부터 고순도 용매의 회수공정 연구

6. 신촉매에 대하여
① 나 노 촉 매
② 광 촉 매

본문내용

폐기물로부터 유효자원의 재창출 연구
화학공장에서 배출되는 폐기물은 두 가지의 상반된 특성을 지니고 있는데, 하나는 폐기물에 의한 환경오염과 다른 하나는 고부가가치의 유효자원을 회수하여 재활용할 수 있다는 점이다. 이의 사례로서 대구 산염색단지에서 폴리에스터섬유의 감량가공시 발생하는 폐기물로부터 테레프탈산을 회수하는 연구는 이 연구팀의 대표적인 연구사례이다. 이 기술은 실험실적 연구와 파이롯트 규모의 연구를 거쳐 우리나라와 일본, 미국에서 특허를 획득하였고 공장건설을 위한 기본설계가 완성되어 상업화연구가 진행중에 있다.
⑨ 화학용매 폐수로부터 고순도 용매의 회수공정 연구
이 연구는 의약합성공장에서 방출되어 그대로 폐기되고 있는 폐수로부터 전량수입에 의존하고 있는 고순도(99.8% 이상) 용매를 회수하여 기존 공정에 재활용함으로써 유효자원의 재창출로 인한 원가절감에 큰 기여를 하게 되었다. 뿐만 아니라 회수공장의 폐수는 유기물이 완전히 제거된 상태로 배출되므로 폐수처리 부하의 과다, 폐수처리시설의 확장이 불필요하게 되어 환경오염방지에도 크게 기여하고 있다.
6. 신촉매에 대하여
《NANO 촉매》
① nano 촉매의 정의
원자, 분자 혹은 초분자로 이루어져 화학반응에 활성을 갖는 나노 크기 또는 그 이하의 크기나 구조를 갖는 물질로서, 여기에는 ‘나노 분산형 촉매’와 ‘나노 구조 촉매’가 포함된다. 나노 구조 촉매는 나노 세공체, 나노 결정형 입자체, 담체 표면 및 나노세공내의 나노 분산체, 나노크기의 초분자체 등으로 구별된다.
② nano촉매의 용도
에너지 전환 및 광촉매
green chem 및 환경 분야
생체 모방 기술
분자 인쇄 기술
③ 나노 촉매의 중요성
환경 친화적 화학반응을 위한 촉매의 설계, 제조, 광학 활성을 갖는 의약품의 제조 기술, 나노 세공물질의 화학반응에의 활용 및 타학문과의 접목이 중요
나노 분산 및 나노구조 소재의 응용분야로써 나노 촉매기술 중요성강조
④ 화학분야의 나노기술
연료전지
battery
sensor
전자 및 정보 통신용 소자
미세 반응기
촉매
⑤ 나노 촉매의 예
나노 세공형 촉매
- 독특한 분자체 특성, 세공 내에 화학성분의 고분산, 또는 안정화 특성과 세공 내 높은 표면적을 가짐. 관찰되는 양자화 효과의 특징은 분자 크기의 세공을 갖는 미세 세공 분자체에서는 0.1Å 차이의 분자 크기도 인식할 수 있기 때문에 일반 다공성 물길과는 전혀 다른 분자 확산 형태를 갖는다는 점.
나노 결정형 촉매
- 초상자성과 같은 독특한 성질 발휘, 촉매 활성이 나노 결정형 촉매의 활성점 수에 비례할 뿐만 아니라 결정구조, 촉매 내 원자간 거리, 결정 크기 등에 의존하고, 빛을 받아 전자와 정공이 발생하고 이러한 전하 전달체들은 빠르게 표면으로 이동, 흡착된 반응물들을 화학 변화시킴.
나노 분산형 촉매
- 촉매 내 활성성분을 고분산시켜 활성성분의 양자화에 따라 여러 가지 새로운 특성을 얻어내게 됨. 촉매가 양자화 될 때 예상되는 특징은 금속, 탄소 및 금속산화물의 나노입자의 경우, 전혀 새로운 전자적, 화학적, 자기적, 구조적 특성이 발휘.
초분자 촉매
- 분자간의 인력이나 비공유 결합에 의한 분자들의 자기조립과정에 의해 형성
자연계에서는 생체효소나 식물의 엽록체 등에서 관찰. 초선택성을 갖는 완벽한 초분자 촉매를 모방하기 위해 화학적, 생물학적 연구가 끊임없이 진행되어 오고 있다.
⑥ 나노 촉매 기술의 향후 연구 방향
목표 : 100% 수율로 자원의 극대화. 환경친화. 에너지 절약
추진방향 : 초선택적 촉매 작용. 경제성 개선. 크기, 성능, 감지속도가 크게 개선된 지능형 촉매 개발
《 광 촉 매 》
① 광촉매의 정의
촉매가 빛을 만나면 활성을 갖는 것
촉매에 빛을 조사하면 촉매가 빛 에너지를 받아 촉매 내부에서 전자들의 이동이 일어나고 이동된 전자들이 강력한 화학작용을 일으킨다. 이때 전자들의 화학작용은 오염된 물질을 산화시켜 무해한 물질로 변화를 주는 과정
② 광촉매의 원리
자기자신은 변하지 않으면서 화학반응을 촉진
이러한 원리로 광촉매에 빛을 조사하면 대기중이나 수질의 유해한 물질을 분해하여 무해한 물질로 변화시켜주게 된다.
만일 광촉매가 폐수 속에 있다면 폐수에 함유된 유해한 오염물을 분해하고 폐수는 정화된다. 광촉매는 산화력이 크기 때문에 오염물을 분해하는데 충분한 에너지를 갖고 있다.
③ 광촉매의 적용분야
유해화합물을 물이나 CO2 등으로 만든다.
폐수처리
대기오염물질 처리
공기 정화기
해양오염방지
각종 터널의 대기정화
네온사인, 간판류
④ 광촉매의 응용분야 및 제품
항균제품 : 산화, 환원력이 매우 높아 박테리아, 세균 등을 즉시 분해
응용
- 타일에 광촉매를 코팅하여 오염되기 쉬운 화장실 바닥, 벽면에 이용하는 방법과 병원 수술실 등에 이용
- 일상 용품에 코팅하여 가정이나 사무실의 실내 공기를 살균할 수 있으며, 인조 관 엽수 등에 코팅하여 미관과 건강을 동시에 추구하는 상품에 적용.
- 자정 정화 제품
㉠ 건물 외벽에 칠하는 페인트에 광촉매를 포함하여 도시 공기에 포함된 매연 성분과 비로 인한 검정 얼룩을 제거.
㉡ 욕실 타일에 광촉매를 코팅할 경우 물때로 인한 얼룩을 자연적으로 제거. 인위적인 제거 작업 수준이상으로 청결을 유지
㉢ 표면에 오일 등과 같은 제거가 어려운 점액성 오염원이 있는 경우 여기에 공기 중에 부유되었던 오염원이 흡착되어 표면 오염이 가속화되는데 이러한 곳에 광촉매 코팅 재료를 사용할 경우, 오일과 흡착 부유 오염원이 분해되어 제거가 용이하다.
고층 빌딩의 벽유리 경우 공기중의 부유물에 의해 심한 얼룩발생
터널재의 조명용 보호유리는 자동차 매연으로 오염
- 이런 경우 광촉매 코팅 유리를 사용할 경우 자정 작용으로 오염원 제거하여 항상 깨끗한 표면을 유지
의약용
- TiO2 광촉매는 인체에 무해한 것으로 알려져 일반 음식에도 사용되고 있으며, 이러한 성질을 이용하여 인체 질병 치료 연구가 진행, 현재 일본에서 시도되고 있는 방법으로 암세포에 광촉매를 주입하고 여기에 광섬유를 이용하여 UV빛을 조사하여 암세포를 분해하는 방법으로 임상 시험 중에 있다.

키워드

촉매 ,   정촉매,   역촉매,   광촉매,   촉매의 동향,   촉매의 특성,   촉매의 응용,   촉매 활용