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미국 과학자들이 화석 연료에서 추출했던 플라스틱과 레진 선구체 생산에 사용될 수 있는 보다 환경 친화적인 촉매를 개발했다고 보고했다. 이번 연구의 핵심은 특정 금속들의 독특한 물리 화학적인 특징과 이들이 과산화수소와 어떻게 반응하는지를 알게 된 것이다. 관련 연구는 미국 화학회지인 JACS 에 게재되었다 (DOI: 10.1021/jacs.7b01422). 플라스틱은 화석 연료와 같은 유기 물질에서 유래한 올레핀이라고 불리는 분자에서 만들어진다. 이런 형태의 플라스틱을 만들기 위해서, 단위체라고 불리는 레진 선구체와 플라스틱을 만들기 위해서는 올레핀 분자는 산화성 화학물질로 변형되어야 한다. 이를 통해 단위체는 보다 기다란 분자 체인인 플라스틱 빌딩 블락으로 바뀌게 된다. 현재 올레핀 분자를 유용한 어떤 것으로 바꾸기 위해서는 사용되는 염소(chlorine)와 같이 부식을 일으키거나 이산화탄소를 생산할 수 있다. 이산화탄소는 화석연료 연소의 폐기물로 여기지고 있지만, 상당한 양의 이산화탄소가 화석 연료에서 유래하는 플라스틱 생산 과정에서도 만들어진다. 따라서 과학자들은 플라스틱 제조업에서 환경 친화적인 방법으로 플라스틱을 제조할 수 있는 방법을 연구하기 시작했다. 이번 연구에서 과학자들은 전이 금속이라고 불리는 특정 금속들이 반응에 어떤 이유로 어떤 영향을 주는지를 조사했다. 연구팀은 과산화수소 (친환경적인 산화제)로 반응이 얼마나 효율적인지도 조사했다. 단위체를 형성하기 위해서는 올레핀과 산화제를 작고 견고한 스폰지와 같은 구조를 가진 지올라이트를 통과해야 한다. 이들 지올라이트는 구멍 안에 금속 이온을 포함하고 있어서, 플라스틱을 만드는 과정으로 화학 반응이 일어날 수 있도록 하는 촉매 역할을 한다. 연구진은 이번에 개발된 반응이 두 가지 경로로 일어날 수 있다고 말한다. 첫번째는 단위체를 형성하는 것이고, 다른 하나는 과산화수소의 분해를 유도하는 것이라고 설명한다. 연구팀은 어떤 금속을 사용하느냐에 따라 다른 경로를 사용한다면서, 다음 연구 과제로는 지올라이트에 있는 구멍 크기를 변화시키면서 반응에 어떤 영향을 줄 것인지를 조사하게 될 것이라고 언급했다. |
