High loading of a metal catalyst on a porous support is desirable to achieve high catalytic performance in many industrial processes involved in heterogeneous metal catalysts. However, at such a high level of loading, metal dispersion becomes very low due to agglomeration of metal particles on the support material. Consequentially, it is difficult to obtain a large metal surface area, which participates in catalytic reaction and eventually removes the chance to increase catalytic activity beyond a certain point. To overcome this problem, the work presented in this thesis addresses an effective method for supporting metal catalysts on porous materials and their catalytic activity in various catalytic reactions. More specifically, ammonium groups are introduced into the porous support to increase the internal basicity of the porous environment. The basic functional groups caused local precipitation of the metal precursors as hydroxide forms preferentially inside the pores, which allowed to design a highly dispersed supported metal catalyst with high loading amount up to 25 wt%. As a result, the supported metal catalysts obtained here exhibited high catalytic performance toward to industrially relevant catalytic reactions.
많은 양의 금속을 다공성 물질에 담지 한 촉매는 불균일계 금속촉매가 관여하는 여러 산업공정에서 높은 성능을 보일 수 있는 촉매로서 주목 받고 있다. 하지만, 일반적으로 금속의 담지량이 많아지게 되면 금속입자들이 지지체 위에서 뭉치는 현상이 발생하게 되어 분산도가 낮아지게 된다. 이로 인해, 촉매반응에 기여하는 금속표면의 넓은 확보가 어렵기 때문에 촉매성능을 특정이상 증가시키는데 한계가 있었다. 본 학위 논문에서는 이런 문제를 해결하기 위한 효과적인 금속촉매 담지 방법과 이를 기반으로 설계된 물질들의 촉매성능을 연구한 내용을 다루고자 한다. 구체적인 전략으로서, 지지체로 사용하는 다공성 물질에 암모늄 그룹을 도입하여 기공의 환경을 국부적으로 염기성을 띄게 만들었다. 이로 인해, 금속 전구체들이 기공 안에서 선택적으로 침전 될 수 있었으며, 더 나아가 금속의 종류에 상관없이 지지체 대비 25 wt%에 해당하는 많은 양의 금속을 높은 분산도로 담지 하는 것이 가능했다. 그 결과, 실제 산업공정에서 이용되는 여러 촉매반응에서 높은 촉매성능을 보일 수 있었다.
