미생물 생체효소서 힌트…일산화탄소 전환 촉매 개발

미생물 생체효소서 힌트…일산화탄소 전환 촉매 개발
이윤호 KAIST 연구팀 "다양한 전이금속 촉매 연구에 적용"



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 이윤호 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀이 미생물 생체효소와 닮은 니켈 기반 일산화탄소 전이금속 촉매를 개발했다고 24일 밝혔다.
일산화탄소는 합성천연가스와 메탄올 등 대체연료를 비롯해 다양한 화학물질로 바꿔 쓸 수 있는 소재다.
산업적으로 활용 범위가 넓다.
그러나 일산화탄소가 금속 촉매와 강하게 결합하는 탓에 촉매 활성을 떨어뜨리고, 원하는 특정 물질로의 선택적 전환이 쉽지 않다는 한계가 있다.


연구팀은 자연계의 생체효소를 체계적으로 모사한 일산화탄소 전환 촉매 기술을 구현했다.
자연계 촉매인 일산화탄소 탈수소효소/아세틸 조효소 A 생성효소(CODH/ACS)가 이 기술을 낳게 한 길잡이 역할을 했다.
연구팀은 CODH/ACS 활성 자리 형태를 본떠 다양한 세 자리 리간드(중심원자에 결합한 이온이나 분자)를 이용한 니켈 화합물을 합성했다.
이어 이를 기반으로 금속-탄소화합물 전환반응을 유도해 일산화탄소에서 특정 물질로 선택적 전환을 할 수 있게 했다.
아울러 인 또는 질소가 중심에 있는 리간드를 사용해 금속이 각각 사면체·사각평면 구조를 선호하도록 했다.
이 기하학적 구조는 반응속도 향상에 기여했다.


연구팀은 특히 일산화탄소가 금속 촉매 활성을 억제하는 문제를 해결하기 위해 경직성이 강한 리간드를 도입했다.
산화수에 따라 니켈 화합물 구조를 조절해 니켈-일산화탄소 결합이 나뉘도록 설계했다.
이윤호 교수는 "경직성 리간드를 활용해 금속 구조 선택성을 높이는 한편 일산화탄소 탈락 또는 전환이 용이한 촉매기술을 개발했다는 뜻"이라며 "다양한 전이금속 촉매 연구 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스 리파이너리 사업 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 미국 화학회지(1월 17일)와 어카운트 오브 케미컬 리서치(4월 10일)에 연이어 실렸다.
walden@yna.co.kr
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