신기술 소개
NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 36, No. 5, 2018 … 537 다공성 물질은 넓은 표면적 그리고 기공구조로
인하여 물질의 저장 및 표면 반응이 우수하여 촉 매 또는 촉매 지지체 역할로서 활용하기 때문에, 다 공성 물질을 제작함에 있어 높은 표면적뿐만 아니 라 규칙적이고 계층적인 기공구조 (hierarchical pore structure)를 가지도록 하여 저장공간의 최대화 그리 고 물질과 활성표면과의 접촉을 증가시킬 수 있도 록 제작함이 중요하다. 본 연구에서는 3D 프린팅 기 술을 통한 디지털 제어방식으로부터 계층적 나노기 공구조를 가지는 금 구조체 (3D printing hierarchical nanoporous Au; 3DP-hnp-Au)를 제작하는 방법 을 소개하고 있다. 잘 알려진 바에 의하면 탈합금 (dealloying)에서 파생된 모노리스 (monolith) 나노다 공성 금속은 넓은 표면적과 높은 전기 전도도를 제
공하는 독특한 연속적인 고체/공극 구조를 가지므 로 다양한 에너지 응용분야에 적용되고 있다. 개발 된 이 물질은 디지털 제어된 거대기공 (macropore)인 10~1000 μm의 기공구조 및 네트워크 구조를 가지며, 탈합금에 의하여 조절된 나노스케일 기공은 30-500 nm에 이르는 구조를 동시에 가지고 있다. 개발된 나 노다공성 금속 3D 계층적 구조를 가지는 물질은 슈 퍼캐패시터 용량, 압력강하 그리고 촉매 특성이 액 체와 기체 모두의 물질 전달 및 반응 속도을 현저하 게 향상시킨다고 보고하였다. 이 논문의 접근 방법 은 다양한 합금시스템에 적용할 수 있으며 부피와 촉매 표면적 사이의 규격와 관계를 변경하여 전기화 학 플랜트의 설계를 혁신할 수 있다는 의의를 지는 것으로 평가된다.
디지털 제어를 통한 촉매 구조체 제작:
3D 프린팅을 통한 계층적 나노다공성 금
(Toward digitally controlled catalyst architectures:
Hierarchical nanoporous gold via 3D printing)
Zhu et al., Science Advances 4(8), eass9459
그림. (a) 일반적 3D 프린팅 기술 및 3D 프린팅 기술과 dealloying 접목하여 제작된 3DP-hnp-Au 구조체의 거대기공과 나노스케일 기공 미세구조 사진. 3DP-hnp-Au와 np-Au의 (b) 전기화학적 측정 결과, (c) 액체 이동특성 평가 결과 그리고 (d) 촉매활성 특성 평가 결과.