저온 수소가스 전환 반응을 위한 Au/ZrO2 촉매: 입자 크기의 영향

Au 및 ZrO2 입자의 크기 효과가 수소가스 전환 반응을 위한 Au/ZrO2 촉매의 구조적 특성과 촉매 성능에 미치는 영향을 광범위하게 조사하였다. Au-ZrO2 접촉 경계가 촉매 반응 활성도를 결정하는 데 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다. Au 입자의 크기를 ∼3 nm로 유지할 때, ZrO2의 입자 크기가 ∼7 nm에서 ∼55 nm로 증가함에 따라 반응 속도가 유의미하게 감소하였다. ZrO2의 입자 크기가 ∼20 nm로 고정되었을 때, 금 입자의 크기가 2.9 nm에서 6.2 nm로 증가함에 따라 CO의 전환율이 크게 감소하였다. IR 분광법과 동역학 연구는 수소가스 전환 반응이 Au-ZrO2 접촉 경계에서 발생하며, 이곳에서 CO가 Au 종류에 흡착되고 H2O는 ZrO2 표면에서 포름산염 종류의 형성을 통해 활성화된다는 것을 밝혀내며, 이는 주요 반응 중간체로 작용한다.