Ti-MCM 41의 합성 및 촉매반응

초록

석유화학공업에서 사용 범위가 크게 신장된 zeolite molecular sieve와 그들을 응용한 촉매들은 근래 유기화합물의 액상 산화반응에 대단히 중요한 역할을 담당하게 되었다. 그러나 이러한 zeolite molecular sieve들은 규칙적인 세공의 크기가 ZSM-5 family의 경우 5.4 × 5.6 Å, Zeolite β의 경우 7 Å등 일반적으로 12 Å이하로 한정되어 있어, 비교적 큰 유기 물질의 화학반응에서는 활성을 기대하기 어려운 단점이 있었다. Mobil 연구자들은 양이온계면활성제를 구조배향제로 사용하여 액정메카니즘에 따라 15-100Å의 균일한 일차원적 육각형 배열 구조의 메조포어를 갖는 MCM-41S 라는 일련의 새로운 분자체를 합성하여 발표하였다. 이로 인하여 인위적으로 합성 가능한 분자체의 세공 범위는 10배 이상 증폭되었다. 그 후 mesoporous molecular sieve에 대한 합성방법 및 합성 메카니즘, 물리화학적 특성의 분석, 및 응용방법에 대한 고찰들이 폭발적으로 진행되었으며, 메조포어를 갖는 분자체내에 티타늄을 도입시킨 Ti-MCM 41이 합성되었고, 유사한 물질로 Ti-HMS, Ti-MSU, 및 입방형구조를 갖는 Ti-MCM48이 합성되었다. 이들 메조포어 물질에 대해서는 많은 기대가 되고 있기는 하지만 아직 상업적 응용에 대해서는 뚜렷이 그 장점이 밝혀진 바가 없다. 이러한 메조포어 물질의 골격내에 액상산화반응에서 활성종으로 작용하는 전이금속을 도입시키면, 정밀화학 반응에 있어서 제올라이트계 촉매의 반응물과 생성물의 크기에 따른 적용 한계를 극복하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 보고된 수열 합성 방법에 따라 티타늄이 치환된 메조포어 분자체를 제조하고, 세공 구조 및 물리화학적 특성을 규명하며, 합성 후 유기물질의 액상 산화반응에서 활성을 검증하고자 한다.