팔라듐-그래핀 나노촉매의 합성과 구조분석 및 응용 연구 = Preparation, Characterization and Catalytic Application of Palladium-Graphene Nanocomposites
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2013
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Korean
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학술저널
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97-107(11쪽)
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팔리디움(pd) 나노입자가 그래핀(graphene, G)지지체에 담지된pd-그래핀 (pd/G) 복합체를 탄소-탄소결합반응에 활용하기 위한 촉매로 활용하기 위해 개발하였다. 세부적으로 흑연(graphite) 가루를 박리한 뒤 산화시켜 그래핀 산화물(graphene oxide, GO)로 변형하고, pd 전구체를 담지 시켜 pd2+/GO 합성하였다. 이 후, pd2+/GO를 수소 기체와 산소 기체 분위기에서 열을 가해 소성시키어 pd/G촉매를 합성하였다. 그리고 TEM, EDX, XRD를 이용하여 pd/G와 pd/GO 촉매 합성 과정의 중간체와 최종 생성물의 구조를 분석하였다. 탄소 결합 반응에서 pd/G촉매는 재사용할수록 pd 나노 입자가 소결되어 효율이 감소되는 반면, pd/GO촉매는 재사용해도 pd 나노 입자가 소결되지 않고 6차반 웅까지 효율이 유지되는 것을 관측할 수 있었다. 이는 pd의 산화상태보다 입자크기가 유기반응에서 결정적이 요인이고, 지지체인 GO가 촉매 효율에 중요한 요인중 하나라는 사실을 반영하는 결과이다.
더보기Graphene has been modified with palladium nanoparticles (NPs) to develop high performance catalysts for C-C coupling reactions. Especially, graphite oxide (GO) sheets were exfoliated and oxidized from graphite powder and impregnated with metal precursors to prepare pd2+/GO, pd2+/GO were heated to be reduced in H2 environment and oxidized in O2 environment to obtain Pd NPs on graphene (Pd/G) and PdO NPs on graphene oxide (pdO/GO), respectively. Pd-graphene nanocomposites were investigated using TEM, EDX, and XRD. In C-C coupling reaction, the Pd NPs of Pd/G were pretty much aggregated and the catalytic activities continue to decrease in recycling whereas PdO NPs of PdO/GO were not aggregated and the catalytic activities were retained up to sixth recycling. We found that the particle sizes are a more critical factor than Pd oxidation state in organic reaction and the GO is one of the very important factors in catalytic applications.
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