나노 금속 촉매 및 이의 제조방법
Nano-metallic catalysts and methods of preparation thereof
특허 요약
본 발명은 금속 나노입자에 다공성 공유결합 유기막(porous covalent organic overlayer, pCOL)을 코팅한 형태의 나노 금속 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 중공형 실리카 쉘(h-SiO 2 )로 캡슐화한 금속 나노입자 표면 상에 수 nm 수준으로 두께를 제어한 촉매금속층 및 유기막을 포함하는 나노 금속 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
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제6항에 있어서,상기 촉매금속층의 두께는 0.5 nm 내지 2.0 nm 범위에 포함되는 것인,나노 금속 촉매.

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제1항에 있어서,상기 나노 금속 촉매의 알킨(alkene)에 대한 반응 선택도(reaction selectivity)는 99% 이상인 것인,나노 금속 촉매.

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제1항에 있어서,상기 나노 금속 촉매의 25℃에서 알카인(alkyne)의 전환율(conversion)은 99% 이상인 것인,나노 금속 촉매.

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제6항에 있어서,상기 촉매금속층에 포함되는 금속(M2)은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir) 중에서 선택되는 1종 이상인 것인,나노 금속 촉매.

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금속 나노입자;상기 금속 나노입자 표면에 위치하는 다공성 유기고분자 박막; 및상기 금속 나노입자와 다공성 유기고분자 박막 사이에 위치하는 촉매금속층;을 포함하고,상기 다공성 유기고분자 박막의 두께는 0.5 nm 내지 5 nm 범위인 것인,나노 금속 촉매.

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제1항에 있어서,상기 금속 나노입자는 플라스몬(plasmon) 금속 나노입자인 것인,나노 금속 촉매.

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제1항에 있어서,상기 금속 나노입자는 금속 M1을 포함하는 것이고,상기 금속 M1은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 중 적어도 1종 이상 또는 상기 금속 중 선택되는 적어도 1종 이상과 전이금속의 합금 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인,나노 금속 촉매.

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제1항에 있어서,상기 다공성 유기고분자 박막은 다이알데하이드(dialdehyde) 및 트리아민(triamine)이 결합하여 형성된 고분자로 구성되는 것이고,상기 다이알데하이드는 다이올(diol)이 상기 금속 나노입자에 의해 유도산화되어 전환된 것인,나노 금속 촉매.

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제1항에 있어서,상기 다공성 유기고분자 박막은 두께 방향으로 관통되는 홀을 포함하고,상기 다공성 유기고분자 박막의 넓은 면 방향에서 상기 홀의 평균 지름은 0.5 nm 내지 5 nm 범위인 것인,나노 금속 촉매.

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제1항에 있어서,상기 촉매금속층에 포함되는 금속 M2는 상기 금속 나노입자에 포함되는 금속(M1)과 다른 종류의 원소인 것인,나노 금속 촉매.

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실리카 쉘로 캡슐화된 플라스몬(plasmon) 금속 나노입자를 포함하는 콜로이드 용액을 준비하는 단계;상기 콜로이드 용액을 유기 전구체가 용해된 용액에 투입하고 교반 혼합하여 혼합용액을 형성하는 단계;상기 혼합용액에 레이저 조사하여 중간 생성물을 형성하는 단계;상기 중간 생성물을 분리 및 세척한 다음 유기용매에 분산시켜 중간 생성물 분산액을 형성하는 단계; 상기 중간 생성물 분산액에 촉매금속 전구체를 혼합한 후 레이저를 조사하는 단계; 및 고액분리하는 단계;를 포함하는,나노 금속 촉매의 제조방법.

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제11항에 있어서,상기 콜로이드 용액을 준비하는 단계는, 제조된 플라스몬 금속 나노입자 표면에 잔류하는 계면활성제를 제거한 이후에 실리카 쉘로 상기 플라스몬 금속 나노입자를 캡슐화하는 것인,나노 금속 촉매의 제조방법.

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제11항에 있어서,상기 콜로이드 용액을 준비하는 단계에서 상기 플라스몬 금속 나노입자는 금속 M1을 포함하는 것이고, 상기 금속 M1은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 중 적어도 1종 이상 또는 상기 금속 중 선택되는 적어도 1종 이상과 전이금속의 합금 중에서 선택되는 1종 이상인,나노 금속 촉매의 제조방법.

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제11항에 있어서,상기 콜로이드 용액을 준비하는 단계는, 상기 실리카 쉘의 두께를 2 nm 내지 20 nm 범위로 성장시키는 것인,나노 금속 촉매의 제조방법.

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제11항에 있어서,상기 혼합용액을 형성하는 단계에서,상기 유기 전구체는 다이올(diol) 및 트리아민(triamine)인 것인,나노 금속 촉매의 제조방법.

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제11항에 있어서,상기 중간 생성물 분산액 형성 단계에서, 상기 유기용매는 1차 알코올(primary alcohol)중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인,나노 금속 촉매의 제조방법.

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제11항에 있어서,상기 중간 생성물 분산액에 촉매금속 전구체를 혼합한 후 레이저를 조사하는 단계에서, 상기 촉매금속 전구체에 포함되는 금속 M2는 상기 금속 나노입자에 포함되는 금속(M1)과 다른 종류의 원소인 것이고,상기 금속 M2는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir)으로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것인,나노 금속 촉매의 제조방법.