In order to overcome the disadvantages of metal nanoparticle catalysts, this study was carried out to utilize MOFs. In part 1, we synthesized Pd embedded MOFs to construct a hypothesis using MOFs to protect the Pd catalyst active site and synthesized the materials to confirm the possibility that MOFs could block the active site decay of metal nanoparticles through Li-Air battery test. In part 2, the electrical conductivity was improved by using carbon fiber paper, and the catalytic activity was investigated by oxygen evolution reaction according to MOFs thickness. As a result, it has been confirmed that the thick MOFs can control the catalytic activity by controlling the binding energies of the catalyst and the reactants / products, and can be applied to other metal nanoparticle catalysts. In part 3, MOF was prepared using porphyrin as a ligand to compensate for the disadvantages of porphyrin. In order to utilize the atomic metal redox site, the optimum Cu content, which maximizes the current density was found by controlling the content of Cu through electrochemical carbon dioxide reduction reaction.
Thus, in this study, MOFs were used as a solution to overcome the disadvantages of metal nanoparticles, and the possibility was confirmed through the combination of MOFs and metal nanoparticles
이 연구에서는 금속 나노입자 촉매의 단점을 보완하기 위해서 금속유기구조체를 이용하기 위한 연구를 진행하였다. 크게 세가지의 부분으로 나누어 진행한 연구에서 첫번째 부분은 팔라듐이 포함된 금속유기구조체를 합성하여, 팔라듐 촉매 활성 사이트를 보호하기 위해서 금속유기구조체를 이용하는 가설을 세우고 물질을 합성하여 리튬-공기 전지를 통해 금속유기구조체가 금속 나노입자 촉매의 활성 사이트 감소를 막을 수 있을 것이라는 가능성을 확인하였다. 두번째 부분에서는 탄소섬유종이를 이용하여 전기전도도의 향상을 꾀했고, 촉매를 감싸고 있는 금속유기구조체 두께에 따라 산소발생반응을 통해 촉매 활성도를 조사하였다. 그 결과 얇은 두께의 금속유기구조체는 촉매와 반응물/생성물의 결합에너지를 조절함으로써 촉매활성도를 조절할 수 있고, 다른 금속 나노입자 촉매에도 적용 가능성을 확인했다. 마지막으로 세번째 부분에서는 포피린의 단점을 보완하기 위해서 포피린을 리간드로 이용하여 금속유기구조체를 만들었다. 또한 원자단위 금속 산화환원 사이트를 이용하기 위해서 구리 함량을 조절하면서, 이산화탄소 환원 실험을 통해 전류밀도가 최대가 되는 최적의 구리 함량을 찾아 냈다.
이처럼 이 연구에서는 금속 나노입자 촉매의 단점을 보완하는 해결책으로써 금속유기구조체를 이용하였고 금속유기구조체와 금속 나노입자 촉매의 결합을 통해 촉매활성도를 증가시킬 수 있는 가능성을 확인하였다.
