촉매의 특성과 활용분야

소개

촉매에 대한 기본적인 정의 및 특성과 촉매가 활용되는 분야, 앞으로의 발전 가능성 및 동향을
정리에 놓은 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

1. 촉매란?
촉매(catalyst)란 최종 생성물 중에 나타나지 않고 화학반응의 속도를 변화시키면서 화학반응의 열역학은 변화시키지 않는 물질을 말하며, 촉매에 의한 이와 같은 작용을 ‘촉매작용’ 또는 ‘촉매현상’이라고 한다.
이에 대한 열역학적 설명을 그림과 함께 표현하면 다음과 같다.
(온도와 압력이 일정할 때) 깁스 자유 에너지를 보고 화학 반응이 <내려가는>방향을 알 수 있다. 반응은 생성물의 깁스 자유 에너지가 반응물의 깁스 자유 네너지보다 줄어드는 방향으로 진행할 수 있다 ([그림1]-a). 공은 언덕에서 아래로 굴러내려 위치 에너지를 스스로 줄일 수 있지만([그림1]-b), 스스로 언덕을 거슬러 올라갈 수는 없다.

일반적으로 반응이 진행하려면 자유 에너지 <장벽>을 넘어야 한다. 처음에는 반응물의 화학 결합이 약해지면서 자유 에너지가 늘어났다가 장벽을 넘은 후에야 자유 에너지가 감소한다([그림 2]-a). 따라서 둔덕 때문에 언덕에서 내려오지 못하는 공은([그림 2]-b) 자유 에너지 장벽을 넘을 수 있도록 <밀어야>반응이 일어난다.

예를 들어 브로모메탄이 수산화 이온과 반응할 때 탄소 원자가 불안정하게 다섯 원자로 둘러싸인 자유 에너지가 큰 상태를 거쳐야 생성물이 생긴다. 이것이 전이 상태에 해당한다([그림 3]).

① 정촉매와 역촉매
정촉매는 활성화에너지를 낮춰 반응속도를 빠르게하는 물질이며, 반대로 역촉매는 활성화에너지를 높여 반응속도를 느리게 하는 물질.
②불균일 촉매 작용의 메커니즘
촉매의 작용은 열역학적으로 불가능한 반응을 진행시키는 것이 아니고 가능한 한 반응 속도를 증가시킬 뿐이다. 그 가속의 과정은 (그림5) 에 나타나 있다. 예를 들면 A＋B→C의 반응인 경우 ① 촉매가 없을 때 ② 촉매가 있을 때의 반응 진행에 따르는 계의 에너지 변화를 표시한다. ① 에서는 왼쪽 A＋B계에 어떤 방법(가열 등)으로 외부에서 (활성화 에너지)만큼의 에너지가 공급되면 에너지의 극대(활성화 상태)를 넘어서 오른쪽 C로 변화할 수 있다.

참고자료

· 없음