김상민 교수 연구실
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전이금속 코디네이티드 N2 활성화 기반 암모니아 합성 및 질소-원소 결합 형성

Coordinated Dinitrogen Activation and Ammonia Synthesis for Nitrogen–Element Bond Formation

연구 내용

코디네이티드 다이니트로겐(N2) 종의 반응성에 기반해 수소화·광촉매 조건에서 암모니아를 합성하고, 금속-리간드 구동을 통해 질소-원소 결합 형성 경로를 규명하는 연구

전이금속 화합물의 코디네이티드 다이니트로겐에서 시작해, 기능화된 리간드가 금속 배위권을 이탈하는 과정이 반응성과 직접 연결됨을 분석합니다. 이후 PCET(proton-coupled electron transfer) 및 수소화 메커니즘을 기반으로 수용매 조건과 전이상(phenylpyridine 유사체 등) 설계를 통해 암모니아 합성의 경로를 제어하는 연구를 수행합니다. 광촉매 기반 N2-derived 전이금속 니트라이드 반응도 함께 다루며, 촉매 설계의 공통 원리를 도출합니다.

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연구 흐름

초기에는 코디네이티드 다이니트로겐이 관여하는 질소-원소 결합 형성 반응의 계열을 정리하고, 촉매 반응에서 배위권 이탈이 병목이 될 수 있음을 정리하는 방향으로 연구를 진행했습니다. 이후 N2-derived 니트라이드에서 광촉매 수소화로 암모니아를 생성하는 실험을 수행하고, 전이금속 니트라이드의 촉매 성능을 반응 조건에 따라 해석했습니다. 동시에 수소화에 동반되는 비활성화 경로를 분리하고, 수용매 선택으로 수소화 전이 부산물 형성을 억제하는 연구로 확장했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

  • 전이금속 기반 암모니아 생산 공정 촉매
  • 질소-원소 결합 합성 반응 스캐폴드
  • 광촉매 수소화 반응 플랫폼
  • PCET 기반 질소 기능화 설계
  • 수용매·전이경로 제어 합성 전략
  • 니트라이드 매개 전환 반응 해석 모델
  • 촉매 리간드-배위권 제어 방법
  • 수소화 경쟁반응 억제 공정 변수
  • 저온 반응 조건용 합성 경로 개발
  • 배위권 이탈 중심 반응 설계 원리

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